DE2523623C3 - Elektronisches Musikinstrument - Google Patents
Elektronisches MusikinstrumentInfo
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
- G10H5/00—Instruments in which the tones are generated by means of electronic generators
- G10H5/005—Voice controlled instruments
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Musikinstrument gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
Musikinstrumente kann man in drei Gruppen einteilen. Die erste Gruppe hat festliegende Töne, wie
beispielsweise das Klavier. Die zweite Gruppe hat nicht-festliegende Töne, wie z. B. die Posaune. Die dritte
Gruppe hat Zwischenformen von Gruppe eins und zwei.
Die Instrumente der zweiten Gruppe, bei denen der absolute Ton mittels eines kontinuierlichen kybernetischen
Tonfindungsverfahrens bestimmt wird, stellen erhöhte Anforderungen an die Musikalität und setzen
einen funktionierenden Regelkreis beim Menschen voraus, nämlich Tonhöhe ansetzen, hören, vergleichen.
Tonhöhe korrigieren.
Alle herkömmlichen bekannten Musikinstrumente haben den Nachteil, daß es relativ schwierig und
zeitaufwendig ist, das Spielen dieser Musikinstrumente zu erlernen.
Das gattungsgemäße Musikinstrument gehört in die dritte Gruppe und ist insbesondere aus der DE-OS
23 38 513 bekannt. Beim bekannten Musikinstrument erzeugt der Tonfrequenz-Generator (Bauteil 102,
F i g. 6) als Ausgangssignal ein im Tonfrequenzbereich liegendes Dreiecksignal. Dieses Ausgangssignal wird
über verschiedene elektronische Bauteile einem Lautsprecher (125) zugeführt und dabei insgesamt von drei
Steuersignalen (e„, eg, e*) beeinflußt. Das erste
Steuersignal (ew) wird von einem ersten, die Anblasintensität
ermittelnden Meßsystem, das im Mundstück des Musikinstrumentes untergebracht ist. ermittelt. Es mißt
den vom Spieler in das Musikinstrument eingeblasenen Luftstrom (F i g. 3). Dieses erste Meßsystem umfaßt eine
Membran, die bei einer Auslenkung infolge vergrößerten Luftstromes mittels einer Blende den von einer
Lichtquelle auf eine Photozelle abgestrahlten Lichtstrom durch Abschattung verringert, und eine der
Photozelle nachgeschaltete Auswertung zur Bildung des elektrischen Steuersignals. Ferner ist auch die Verwendung
eines Heißdraht-Luftstrom-Meßgerätes (S. 15, Z. 4 u. 3 v. u.) anstelle des mechanisch-optischen Meßsystems
offenbart. Das zweite Steuersignal (ee) wird von einem
zweiten Meßsyslem, einem sogenannten »Lippendruckwandler« geliefert. Es ist ebenfalls im Mundstück des
Musikinstrumentes untergebracht und mißt den vom Spieler auf das Mundstück ausgeübten Lippendruck
(F i g. 3). Das dritte Steuersignal (e*) ist ein Tast- oder
Griffsignal, das vom Spieler durch Fingerbetätigung eingestellt wird. Der vom Lautsprecher abgegebene
Ton wird beim bekannten Musikinstrument hinsichtlich Frequenz, Amplitude, Klangfarbe und Dauer über
elektronische Bauelemente durch Kombinationen der drei erwähnten Steuersignale beeinflußt. Die Obertonstruktur
des Ausgangssignals wird von den beiden ersten Steuersignalen bzw. der Anblasintensität und
dem Lippendruck festgelegt. Die Intensität des gegebenen Tones wird dabei insbesondere durch den
Lippendruck beeinflußt. Die Tonhöhe, bzw. die Frequenz der einzelnen Töne wird durch Fingerbetätigung
des Instrumentes bzw. durch das dritte Steuersignal ausgewählt. Der Spieler ist demnach beim bekannten
Musikinstrument auf jeden Fall auf die Tastenbetätigung angewiesen. Das bekannte Musikinstrument reiht
sich demnach in die Gruppe tastenbetätigter Blasinstrumente ein. Es hat insbesondere im Hinblick auf das
Erlernen des Spielens eines derartigen Instrumentes die bereits obengenannten Nachteile dieser Instrumente, da
auch bei diesem instrument die Tonhöhe bzw. Frequenz in der bei diesen Instrumenten üblichen Weise
festgelegt wird. Hinzu kommt noch, daß der Spieler die beiden weiteren Steuersignale, nämlich das erste und
zweite Steuersignal steuern und damit insgesamt drei Steuersignale unter Kontrolle halten muß.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrande, das gattungsgemäße
elektronische Musikinstrument, dessen Mundstück am äußersten Ende zwischen den Schneidzähnen des
Spielers gehalten und von den Lippen umschlossen wird, in der Weise weiterzuentwickeln und auszugestalten.
daß diejenigen Funktionen des menschlichen Mundes für eine Steuerung elektronisch erzeugter Töne ausnutzbar
sind, die dem Menschen von Natur aus mitgegeben sind.
Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
Hierbei geht die Erfindung von der grundsätzlichen Erkenntnis aus, daß die natürlichen Funktionen des
Menschen, die zum Pfeifen mit den Lippen notwendig sind, auch zum Spielen eines Instrumentes nutzbar
gemacht werden können, soferne dieses Instrument nur in seiner Ausgestaltung diesen Funktionen angepaßt ist.
Nach dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung kommt man — bei einfachster Ausgestaltung — mit
lediglich zwei Steuersignalen aus. Bei der Erfindung wird das eine Steuersignal, nämlich das Intensitätssignal
bekannterweise von einem ersten Meßsystem, nämlich dem die Anblasintensität ermittelnden Meßsystem
dadurch geliefert, daß die Geschwindigkeit oder der Druck der angeblasenen, daurch das Mundstück
strömenden Atemluft gemessen wird. Das zweite Steuersignal wird von einem zweiten Meßsystem,
nämlich dem tonhöhenbestimmenden Meßsystem geliefert, das den beim Spielen geformten Mundhohlraum
oder den Mundstück-Zunge-Abstand mißt. Die Erfindung führt demnach zu einem Musikinstrument der
zweiten Gruppe.
Das erfindungsgemäße Musikinstrument ist ohne große Anstrengung spielbar. Ein Erlernen einer
bestimmten Grifftechnik am Instrument ist — im Gegensatz zum bekannten Instrument — zum Spielen
dieses Instrumentes nicht erforderlich. Der Spieler kann also ohne lange Übung ein Stück spielen, da das
Tonfindungsverfahren auf das bereits jedem Kind vertraute Pfeifen zurückgeht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dem die Anblasintensität ermittelnden
Meßsystem tin Verstärker mit drei Signalausgängen und dem tonhöhenbestimmenden Meßsystem ein
weiterer Verstärker mit zwei Signalausgängen nachgeschaltet. Hierdurch wird einmal der Vorteil erreicht, daß
die unmittelbar gemessenen Meßsignale verstärkt und daher gegen den Einfluß externer Störgrößen unempfindlicher
gemacht werden. Die Verstärker mit mehreren Signalausgangsgrößen zu versehen hat auch den
Vorteil, daß auf diese Weise bequem mehrere elektronische Steuerelemente von den Ausgangssignalen
der Verstärker ansteuerbar sind.
Als besonders einfache Modulatoreinheit ist ein in seiner Verstärkung steuerbarer Vorverstärker vorgesehen,
dessen zweiter Eingang mit einem Signalausgang des dem Anblasintensität ermittelnden Meßsystems
nachgeschalteten Verstärker in der Weise verbunden ist. daß die Verstärkung des Vorverstärkers mit größer
werdendem Intensitätssignal monoton anwächst Diese Art der Verstärkung entspricht in besonderem Maße
den natürlicher! Kiangerzeugungsrnechanismen irr.
Munde, soweit sie die Intensität eines Tones betreffen.
Eine bevorzugte Variante für eine Modulatoreinheit ist ein freischaltbarer Vorverstärker, der erst ab einer
gewissen Intensität des Intensitätssignals freischaltet Statt der Auslegung des Vorverstärkers als freischaltbarer
Vorverstärker kann die elektronische Steuerung auch derart ausgelegt werden, daß das Intensitätssignal
dem Schalteingang eines Schaltverstärkers zugeleitet wird, der seinerseits dann den Tonfrequenz-Generator
einschaltet Weitere Variationsmöglichkeiten zur Beeinflussung der Modulatoreinheit ergeben sich daraus, daß
die Modulatoreinheit aus einem Vorverstärker konstanter Verstärkung besteht, dem ein durch das Intensitätssignal steuerbares Dämpfungsglied vorgeschaltet ist
Zur Klangbilderzeugung ist vorzugsweise zwischen
den Tonfrequenz-Generator und die Modulatoreinheit wenigstens ein steuerbares Filter geschaltet, das mit
Vorteil vom verstärkten tonhöhenbestimmenden Signal angesteuert wird. Eine weitere elektronische Simulation
der sich im Mundhohlraum abspielenden Verhältnisse bei der Klangerzeugung wird dadurch erzielt, daß der
Verstärker für das tonhöhenbestimmende Signal steuerbar und mit seinem Steuereingang am Signalausgang
des Verstärkers für das Intensitätssignal liegt, wobei vorzugsweise die Steuerung derart ausgelegt ist, daß die
Amplitude des tonhöhenbestimmenden Signals bei steigendem Intensitätssignal und konstantem tonhöhenbestimmenden
Signal unterproportional steigt.
Zur weiteren Anpassung an natürlich erzeugte Töne ist der Tonfrequenz-Generator mit einer Tastatur für
stufenartige Oktav- oder Einzeltonumschaltung bestückt.
Eine Miniaturisierung des Mundstückes wird dadurch ermöglicht, daß nur die direkt zur Messung notwendigen
Elemente des die Anblasintensität ermittelnden Meßsystemes und des tonhöhenbestimmenden Meßsystems
im Mundstück selbst untergebracht sind.
Hierbei besteht gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel das tonhöhenbestimmende Meßsystem
aus einem Schall- oder Ultraschallempfänger, einem Schall- oder Ultraschallsender, einem Verstärker mit
nachgeschaltetem Frequenz-Spannungs-Wandler zur Bildung des tonhöhenbestimmenden Signals, wobei der
Empfänger mit dem Eingang und der Sender mit dem Ausgang des Verstärkers verschaltet ist, so daß eine
akustische Rückkopplung im Mundhohlraum besteht und sich eine durch den Mundhohlraum bestimmte
Resonanzfrequenz einstellt, die über den Frequenz-Spannungs-Wandler in ein analoges Spannungssignal
gewandelt wird.
Alternativ kann das tonhöhenbestimmende Meßsystem aus einem Schall- oder Ultraschallsender und
-empfänger sowie einem dem Empfänger nachgeschalteten Verstärker und diesem wiederum nachgeschalteten
Diodengleichrichter bestehen, wobei der Sender mit konstanter Frequenz sendet und das empfangene Signal
durch Gleichrichtung das tonhöhenbestimmende Signal erzeugt. Auch hier wird vorzugsweise das empfangene
Schallsignal mittels eines Frequenz-Spannungs-Wandlers in ein tonhöhenbestimmendes Spannungssignal
gewandelt.
Statt mit Schall- oder Ultraschallwellen, also insgesamt mechanischen Wellen den Mundhohlraum zu
messen, kann auch mit elektromagnetischen Wellen gearbeitet werden. Ein besonders preiswert herstellbares
Meßsystem zur Erzeugung des tonhöhenbestimmenden Signals besteht aus wenigstens einem Lichtsender
und einem Lichtempfänger, die parallel im Mundstück derart angeordnet sind daß deren elektromagnetisches
Spektrum in den Mundhohlraum abgestrahlt und nach Reflexion von der Zunge empfangen wird. Ein
nachgeschalteter Verstärker wandelt das empfangene Signal in ein Gleichspannungssignal, das eine Funktion
des Sender-Zungen-Empfänger-Abstandes is't Als
Lichtsender und Lichtempfänger eignen sich Festkörperbauteile, also insbesondere lichtemittierende Dioden
oder Phototransistoren. Damit eine gegenseitige unmittelbare Beeinflussung von Lichtsender und Lichtempfänger
weitgehend verhindert wird, sitzen beide in einer Fassung aus lichtundurchlässigem Material Vorzugsweise
sitzen die beiden Festkörperbauelemente versenkt in ihren Fassungen, wobei das von ihnen
ausgesandte bzw. empfangene Licht über Reflektoren
gebündelt wird. Eine besonders hohe Punktintensität wird durch parabolisch geformte Reflektoren erzielt.
Um zumindest im unmittelbaren Sende- und Empfangsbereich konstante Parameter zu haben, sind der Sender
und der Empfänger, ggf. einschließlich ihrer Reflektoren, mittels einer planparallelen lichtdurchlässigen
Scheibe abgedeckt. Eine bequemere Zugriffsmöglichkeit zu nur einem der beiden Bauelemente, beispielsweise
zum Zwecke der bequemen Reparatur oder Auswechselmöglichkeit, wird dadurch erreicht, daß der
Lichtsender und der Lichtempfänger jeweils einzeln von lichtdurchlässigem Material abgedeckt werden.
Eine empfindliche und aufgrund der Miniaturisierung elektronischer Bauelemente auf kleinstem Raum anbringbare
Ausführungsform des die Anblasintensität ermittelnden Meßsyslems besteht aus einer Widerslandsbrückenschaltung,
wobei von den zwei benachbarten Meßwiderständen der eine innerhalb und der andere außerhalb des Luftstromes im Mundstück
angeordnet ist.
Um eine Beeinflussung der Meßwiderstände durch externe Temperaturschwankungen weitgehend auszuschalten,
ist vorzugsweise jeder Meßwiderstand mit einem Heizwiderstand bestückt.
Eine weitgehend mechanische Ausführungsform für das die Anblasintensität ermittelnde Meßsystem weist
ein durch die Geschwindigkeit oder den Druck der mit dem Mund geblasenen Luft bewegbares Bauteil auf, das
in Lichtweg zwischen einem Lichtsender und einem Lichtempfänger angeordnet ist und dementsprechend
die empfangene Intensität beeinflußt. Statt dessen können auch durch die Lage des bewegbaren Bauteils
Hallsonden, magnetische Widerstände oder magnetische Halbleiter über Magnete beeinflußt werden.
Gemäß einer mechanischen Ausführung des die Anblasintensität ermittelnden Meßsystems ist das
bewegbare Bauteil als Abdeckung eines von der aus dem Mund ausgeblasenen Luft durchströmten Rohres
ausgebildet. Die Abdeckung ist hierbei durch eine Stahldrahtfeder derart gehalten, daß sie bei Überdruck
im Rohr zusammen mit der Stahldrahtfeder vom Rohr weggedrückt wird. Eine an der Stahldrahtfeder
angebrachte Verlängerung ist als Lichtblende bzw. -messer ausgebildet. Das Lichtmesser schneidet den
Lichtfluß zwischen einem Lichtsender und einem Lichtempfänger und steuert insoweit die Intensität des
empfangenen Lichtes bzw. der empfangenen Strahlung.
Gemäß einer weiteren mechanischen Ausführuugsform
hat das die Anblasintensität ermittelnde Meßsystem eine Kammer mit einem luftzuführenden Rohr zur
Aufnahme der aus dem Mund ausgeblasenen Luft und ein luftabführendes Rohr, dessen Durchmesser kleiner
als derjenige des luftzuführenden Rohres ist. Das bewegbare Bauteil ist hierbei ein Stempel, der auf eine
als Membrane ausgebildete Kammerwand infolge der Kraftwirkung einer Stahlfeder aufliegt. Der Stempel
und die Stahlfeder sind starr verbunden, so daß eine Bewegung des Stempels gleichzeitig eine entsprechende
Bewegung der Stahldrahtfeder zur Folge hat An der Stahldrahtfeder ist wiederum als Verlängerung ein
Lichtmesser angeformt, das den Lichtfluß zwischen einem Lichtsender und einem Lichtempfänger schneidet
Um eine schnelle und sichere Anzeige des Meßinstrumentes zu gewährleisten, sind die Stahldrahtfeder
und/oder das Lichtmesser durch schwingungsdämpfendes Material bedämpft
Um die Vorteile von HF-Generatoren nutzen zu können, ist der Tonfrequenz-Generator aus zwei
HF-Generatoren aufgebaut, denen jeweils ein Filter in Reihe nachgeschaltet ist. Die Filter selbst arbeiten
parallel auf einen Mischverstärker mit nachgeschaltetem Amplitudendemodulator und Tiefpaßfilter. Durch
Mischen, Verstärken, Demodulieren und Filtern der HF-Spannung wird dann ein Schwebung im NF-Bereich
gewonnen. Weitere Variationsmöglichkeiten ergeben sich dadurch, daß der eine Generator eine konstante
ίο Frequenz und der zweite Generator in seiner Frequenz
durch das tonhöhenbestimmende Signal veränderbar ist. Die Variationsmöglichkeit wird weiter dadurch vergrößert,
daß beide Generaloren durch das tonhöhenbestimmende Signal veränderbar sind.
Mit einem HF-Generator kommt man aus, wenn man diesem einen Frequenzteiler zur Abgabe von im
NF-Bereich liegenden Ausgangssignalen nachschaltet. Eine dem Frequenzteiler nachgeschaltete Filtergruppe,
ggf. einschließlich Dämpfungsgliedern arbeitet in diesem Ausführungsbeispiel gemeinsam auf eine Mischstufe.
Das tonhöhenbestimmende Signal kann auch dadurch zur Klangerzeugung herangezogen werden, daß es eine
beliebige Anzahl von NF-Generatoren mit jeweils nachgeschalteten Dämpfungsgliedern ansteuert. Die
NF-Generatoren einschließlich ihrer Dämpfungsglieder arbeiten hierbei parallel auf einen Mischer. Vorzugsweise
ist hierbei das Frequenzspektrum der einzelnen Generatoren oberwellenarm, wobei die Frequenzen
selbst vorzugsweise über einen steuerbaren Bereich in konstanten Verhältnissen zueinander stehen. Statt
dessen können aber auch je nach gewünschter Klangfarbe die Generatoren über den steuerbaren
Bereich nicht in konstanten Verhältnissen zueinander stehen. Eine weitere Klangbeeinflussung ist dadurch
erzielbar, daß einzelnen oder allen Dämpfungsgliedern Filter parallel geschaltet sind.
Eine weitere Realisierung zur Klangerzeugung mit Hilfe des tonhöhenbestimmenden Signals ist dadurch
gegeben, daß der Tonfrequenzgenerator aus einem NF-Generator besteht, dem ein Frequenzvervielfacher
nachgeschaltet ist. Die vom Frequenzvervielfacher abgegebenen Frequenzen werden durch parallelliegende
Filter gefiltert, danach durch Dämpfungsglieder bedämpft und schließlich einem Mischer zugeführt.
Ein besonders einfacher Aufbau der Generatoren wird dadurch ermöglicht, daß sie zur Abgabe einer
Sägezahn- und/oder Rechteckspannung ausgelegt sind. Statt mehrerer Generatoren sind die Generatoren
vorzugsweise so ausgelegt, daß sie über eine Steuerspannung oder einen veränderbaren Widerstand in ihrer
Frequenz steuerbar sind, wobei die Steuerspannung oder der veränderbare Widerstand vorzugsweise durch
Tasten betätigte Mittel stufenartig veränderbar sind.
Der durch das tonhöhenbestimmende Signal erzeugte Klang kann weiterhin dadurch den natürlichen Verhältnissen
angepaßt werden, daß die Resonanzfrequenz wenigstens eines Filters durch tastenbetätigte Umschaltmittel
stufenartig umschaltbar ist Der Klang ist weiterhin dadurch beeinflußbar, daß auch die Dämpfungsglieder
mittels tastenbetätigter Mittel veränderbar sind. Die Filter sind hierbei vorzugsweise dadurch
veränderbar, daß mindestens ein Filter wenigstens eine Induktivität aufweist die kontinuierlich von Hand
dadurch veränderbar ist daß der Luftspalt des Kerns mittels einer mechanischen Anordnung verändert wird.
Eine weitere einfache Ausführungsform für einen Tonfrequenz-Generator weist einen durch das tonhö-
henbestimmende Signal drehzahlsleuerbaren Motor,
eine Ton- und Klangscheibe auf der Achse des Motors sowie eine elektrische Leseeinrichtung auf, mit welcher
die Information von der Ton- und Klangscheibe ablesbar ist.
Eine weitere Vervollkommnung des Klanges ist dadurch erzielbar, daß beliebige Tonfrequenz-Generatoren
unterschiedlicher Tonlagen parallel angesteuert werden, vorzugsweise durch tastalurbetätigte Ansteuerungsmittel.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den
Zeichnungen zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung eines tonhöhenbestimmenden Meßsystems;
F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein tonhöhenbestimmendes Meßsystem;
F i g. 3 ein elektrisches Schaltschema für ein Ausführungsbeispiel
des die Anblasiniensität ermittelnden Meßsystems;
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für eine mechanisch optische Ausführungsform eines die Anblasintensität
ermittelnden Meßsystems;
F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer mechanisch-optischen
Ausführungsform eines für die Anblasintensität ermittelnden Meßsystems;
F i g. 6 ein schematisches Blockdiagramm des elektronischen
Steuersystems;
F i g. 7 bis 10 schematische Blockdiagramme für Ton-
und Kiangerzeugungseinheiten zur Verwendung im elektronischen Steuersystem gemäß Γ i g. 6;
F i g. 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tonfrequenz-Generators und
F i g. 12 eine schematische Darstellung des Mundstükkes
einschließlich des Mundhohlraumes.
Ein Mensch kann dadurch einen bestimmten Ton erzeugen, daß er Luft aus dem Munde zwischen den
besonders geformten Lippen durchbläst. Der erzeugte Ton bzw. Klang hängt hierbei von der Größe und
Ausformung des durch den Gaumen, die Wangen, die Zunge, die Zähne und Lippen geformten Mundhohlraumes
ab. Beim Anblasen eines Blasinstrumentes, wird das Mundstück MU(Fig. 12) mit den Zähnen erfaßt und
von den Lippen umschlossen, so daß der Mundhohlraum einen Resonator bildet. Im Mundstück Mi/sind sowohl
das die Anblasintensität ermittelnde Meßsystem LS als auch das tonhöhenbestimmende Meßsystem TS(F i g. 6)
untergebracht. Das die Anblasintensität ermittelnde Meßsystem LS mißt die Geschwindigkeit oder den
Druck der mit dem Mund durch das Mundstück geblasenen Luft und gibt in Abhängigkeit vom hierbei
ermittelten Meßwert ein Intensitätssignal ab. Das tonhöhenbestimmende Meßsystem TS mißt den durch
Gaumen, Wangen, Zunge, Zähne, Lippen und Mundstück gebildeten Hohlraum, ggf. den Abstand zwischen
Mundstück und Zunge mit Hilfe abgestrahlter und aus dem Mundhohlraum wieder empfangener mechanischer
oder elektromagnetischer Wellen. Das Meßsignal wird dann zu einem tonhöhenbestimmenden Signal 111
weiterverarbeitet
Das erfindungsgemäße elektronische Musikinstrument führt im wesentlichen zwei technische Hauptfunktionen
durch. Jede dieser beiden technischen Hauptfunktionen kann von unterschiedlichen Bauelementen
durchgeführt werden. Im folgenden werden zunächst die Bauelemente bzw. Baueinheiten erläutert, die zur
Durchführung der einen technischen Hauptfunktion, nämlich der Messung des Mundhohlraumes, ggf. des
Abstandes zwischen Mundstück und Zunge sowie der Geschwindigkeit und des Druckes der angeblasenen
Luft dienen.
Gemäß Fig. 1 besteht das den Mundhohlraum messende, tonhöhenbestimmende Meßsyslem TS aus einem Schall- oder Ultraschallsender 2 und einem Schall- oder Ultraschallempfänger 1. Hierbei sind der Schallsender und der Schallempfänger im Mundstück MU angeordnet. Der Ausgang des Schallempfängers ist
Gemäß Fig. 1 besteht das den Mundhohlraum messende, tonhöhenbestimmende Meßsyslem TS aus einem Schall- oder Ultraschallsender 2 und einem Schall- oder Ultraschallempfänger 1. Hierbei sind der Schallsender und der Schallempfänger im Mundstück MU angeordnet. Der Ausgang des Schallempfängers ist
ίο über einen Verstärker 3 an den Eingang des
Ultraschallsenders rückgekoppelt. Ferner ist dem Verstärker 3 ein Frequenz-Spannungs-Wandler 4
nachgeschaltet, der ein der empfangenen Frequenz des rückgekoppelten System proportionales Spannungspotential
abgibt. Insgesamt bilden der Empfänger 1, der Sender 2, der Verstärker 3 und der Mundhohlraum ein
rückgekoppeltes akustisches System. Hierbei stellt sich je nach Mundhohlraumgröße eine bestimmte Resonanzfrequenz
ein. Da die Mundhohlraumgröße selbst kontinuierlich veränderbar ist, gilt dies auch für die sich
jeweils einstellende Resonanzfrequenz.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein tonhöhenbestimmendes Meßfystem TS ist in Fig 2 dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispie! kann mit relativ geringem
Aufwand kostengünstig realisiert werden. Das in F i g. 2 dargestellte Meßsystem mißt den Abstand zwischen
Zunge und Mundstück, genauer den Abstand zwischen einem Lichtsender 14, der Zunge und einem Lichtempfänger
15. Der Lichtsender und der Lichtempfänger sind nebeneinander im Mundstück angeordnet. Der Lichtsender
14 besteht hierbei aus einer lichtemittierenden Diode und der Lichtempfänger 15 aus einem Phototransistor.
Der Abstand zwischen Sender. Zunge und Empfänger wird dadurch gemessen, daß die Intensität
des von der Zunge reflektierten Lichtes in üblicher Weise, ggf. unter Verwendung eines Verstärkers,
gemessen wird. Sender und Empfänger können sowohl für sichtbares als auch für unsichtbares Licht ausgelegt
sein. Um den Sender und den Empfänger ortsfest zu haltern und gleichzeitig gegen Streulicht zu schützen,
sitzen diese versenkt in einer Fassung 12 aus lichtundurchlassigem Material, wobei das Licht über
parabolisch geformte Reflektoren 16 gebündelt gesendet und empfangen wird. Um innerhalb des Meßsystems
gleichbleibende Parameter zu haben, sind der Lichtsender 14, der Lichtempfänger 15 und die Reflektoren 16
mittels einer planparallelen lichtdurchlässigen Scheibe 13 abgedeckt Mit Ii ist das Ende des Mundstückes
bezeichnet.
Das in Fig. 3 dargestellte Meßsystem LS zur Ermittlung der Anblasintensität besteht aus einer an sich
bekannten Widerstandsbrückenschaltung mit den Widerständen 21, 22, 24 und 25, wobei der Meßwiderstand
24 außerhalb und der Meßwiderstand 25 innerhalb des Mundstückes MU angeordnet ist Der Widerstandswert
des Widerstandes 25 wird demnach durch die Geschwindigkeit der an ihm vorbeistreichenden Luft
d. h. durch den Kühleffekt bestimmt Um den Einfluß externer Temperaturschwankungen möglichst gering zu
halten, sind dem Meßwiderstand 24 und dem Meßwiderstand 25 jeweils ein Heizwiderstand 26 und 27
zugeordnet Die beiden in Reihe liegenden Widerstände 21 und 24 sowie 22 und 25 sind über einen Verstärker 23
miteinander verbunden. Der Verstärker 23 gibl das Intensitätssignal 112 (F i g. 6) ab.
Gemäß F i g. 4 wird die Luftgeschwindigkeit dadurch gemessen, daß der in Abhängigkeit von der Luftgeschwindigkeit
bzw. dem Luftdruck veränderliche Licht-
strom eines Lichtsenders 37 zu einem Lichtempfänger 36 gemessen wird. Der Lich\empfänger 36 und der
Lichtsender 37 sind hierbei in einem Gehäuse 35 untergebracht Fernei sind am Gehäuse ein Einblasrohr
31 und eine Stahldrahtfeder 32 befestigt Das durch das
Gehäuse 35 geführte Rohr 31 ist an seinem dem Lichtsender 37 und Lichtempfänger 36 zugewandten
Ende mittels eines Verschlusses 33 abgedeckt Der Verschluß selbst ist an der Stahldrahtfeder 32 starr
befestigt Die Stahldrahtfeder ist über den Verschluß 33 hinaus verlängert und weist an dieser Stelle ein
Lichtmesser 34 auf. Wird nun Luft mit ausreichendem Druck in das Rohr 31 eingeblasen, dann hebt sich der
Verschluß 33 vom Rohrende ab und entfernt sich kontinuierlich von diesem. Wegen der starren Verbindung
zwischen dem Verschluß 33 und dem Lichtmesser 34 wird dadurch die vom Lichtsender 37 dem
Lichtempfänger 36 zugestrahlte Intensität proportional zum Luftanblasdruck bzw. zur Luftgeschwindigkeit
verändert. zo
Das vom Lichtempfänger 36 empfangene Signal wird wiederum zum Intensitätssignal 112 verarbeitet.
Das in F i g. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel für ein
Meßsystem LS zur Messung der Anblasintensität arbeitet nach dem Druckdifferenzprinzip. Es besteht aus
einer Kammer 41, deren eine Kammerwand als Membran 42 ausgebildet ist. In die Kammer führen ein
luftzuführendes Rohr 43 und ein luftabführendes Rohr 44. Der Durchmesser des luftzuführenden Rohres 43 ist
hierbei größer als derjenige des luftabführenden Rohres 44. Am Kammergehäuse ist eine Stahldrahtfeder und an
dieser ein auf die Membrane 42 drückender Stempel 48 befestigt. Ferner ist die Stahldrahtfeder über die
Kontaktstelle mit dem Stempel 48 hinaus verlängert und weist an ihrer Verlängerung ein Lichtmesser 46 auf, das
— wie bei Fig.4 — die Strahlung zwischen einem
Lichtsender und -empfänger 47 analog zum auf den Stempel 48 ausgeübten Druck verändert. Mit stärker
werdender Blasintensität steigt auch der Luftdruck in der Kammer 41 und damit der gegen den Stempel 48
ausgeübte Druck. Dies wiederum hat eine Bewegung des Lichtmessers 46 im Sinne einer Strahlenfreigabe zur
Folge.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig.4 und
Fig. 5 können die Stahlfedern 32 bzw. 45 zumindest teilweise in ein schwingungsdämpfendes Material 32'
bzw 45' eingebettet sein. Die schwingungsdämpfenden Materialien 32' und 45' sind durch strichpunktierte
Linien angedeutet
Die zweite technische Hauptfunktion wird von einer elektronischen Steuereinheit zur Ton- und Klangbüderzeugung
einschließlich Lautstärkeregelung in Abhängigkeit vom Intensitätssignal 112 und tonhöhenbestimmenden
Signal 111 durchgeführt.
Die elektronische Steuereinheit ist in F i g. 6 schematisch
dargestellt. Die beiden Meßsysteme LS und TS. also das die Anblasintensität messende System und das
den Mundraum inessende System sind beide ganz oder teilweise im Mundstück MU untergebracht und messen
beide gleichzeitig funktioneile Verhaltensparameter des das elektronische Musikinstrument anblasenden Mundes.
Die gemessenen Werte werden in ein Intensitätssignal 112 und ein tonhöhenbestimmendes Signal 111
umgewandelt und als Steuersignale der Steuerelektronik SE zugeführt. Das Tonhöhensignal 111 wird
zunächst in einem ersten Verstärker Vl aufbereitet und
dann als Steuersignal 118 einem Tonfrequenz-Generator zur Erzeugung eines Tones bestimmter Frequenz
zugeführt Ggf. kann ein weiteres Steuersignal 123 einem dem Tonfrequenz-Generator G nachgeschalteten
Filter Fzugeleitet werden. Der Generator G und der Filter F sind Bestandteile einer Ton-/Klangerzeugungseinheit
TK. Das Intensitätssignal 112 wird nach Verstärkung mittels eines zweiten Verstärkers V2 als
Steuersignal 119 einem als Modulatoreinheit verwendeten
Vorverstärker V3 zugeführt Das Steuersignal 119 steuert die Amplituden der dem Vorverstärker V3
zugeführten Frequenzen. Das Intensitätssignal 112 kann auch nach Verstärkung durch den Verstärker V 2 als
Steuersignal 117 einem Schaltverstärker SV zugeführt werden, der seinerseits den Tonfrequenz-Generator G
mittels des von ihm abgegebenen Signais 120 ein- oder ausschaltet. Die Lautstärke ist kontinuierlich durch
Steuerung des Verstärkungsfaktors des Vorverstärkers V 3 steuerbar. Statt dessen kann auch ein (nicht
dargestelltes) Dämpfungsglied, das dem Vorverstärker V3 vorgeschaltet ist, gesteuert werden, wobei in diesem
Fall die Verstärkung des Vorverstärkers V3 konstant ist. Die Verstärker V1, V2 und V3 sind Bestandteile der
Steuerelektronik SE
Die unter dem steuernden Einfluß des tonhöhenbestimmenden Signals 111 bzw. der verstärkten Steuersignale
118, 123 ;·. der Ton- und Klangerzeugungseinheit TK erzeugten Töne werden im Vorverstärker V3
aufgrund des Intensitätssignals 112 bzw. des verstärkten Steuersignals 119 moduliert und nach Ansteuerung des
Leistungsverstärkers LV über die Steuerleitung 125 ,einem elektroakustischen Wandler L über eine weitere
Steuerleitung 126 zugeführt Eine Universalverstärkungseinheit UV umfaßt den Leistungsverstärker LV,
den Netzanschlußteil A/und ggf. eine Begleitelektronikeinheit BE Die Begleitelektronikeinheit SE ist über die
Steuerleitung 130 und der Netzanschlußteil N über die Steuerleitung 128 mit dem Leistungsverstärker LV
verbunden. Der Netzanschlußteil N selbst wird über die Leitung 132 ans Netz M gelegt. Die Begleitelektronikeinheit
BE ist über eine Handtastatur TA 4 und die Verbindungsleilung 129 oder über einen Fußschalter FS
und die Verbindungsleitung 133 ansteuerbar. Mit elektrischer Energie wird die Begleitelektronikeinheit
BE über die Leitung 131 versorgt. Das in Fig.6 dargestellte elektronische Musikinstrument ist in zwei
Teile zerlegbar, nämlich eine tragbare Einheit TE und die Universaleinheit UV mit Leistungsverstärker LV
und Lautsprecher L, ggf. noch Begleitelektronikeinheit BE. Die tragbare Einheit TEumfaBt das Mundstück MU,
die Steuerelektronik SE, die Ton- und Klangerzeugungseinheit TK, mehrere Schalttasten TA 1, TA 2 und
TA 3 sowie mehrere Potentiometer PV. PFund PL. Die
tragbare Einheit ΓΕ kann über entsprechende Anschlüsse an die Universalverstärkereinheit UV angeschlossen
werden. Beide Hände des Spielers bleiben beim Spielen des elektronischen Musikinstrumentes frei. Sie können
deswegen dazu benutzt werden, besondere Schaltoperationen durchzuführen, beispielsweise ein Hin- und
Herschalten zwischen unterschiedlichen Instrumentenklangfarben, ein Auswählen unterschiedlicher Modulationsgrade,
eine Tonbereichsverschiebung oder bestimmte Vibratorfrequenzen anzusteuern.
Die Steuerelektronik SE kann gemeinsam mit unterschiedlichen Ton- und Klangerzeugungseinheiten
TK verwendet werden. Die in Fig.6 dargestellte
Steuerelektronik SE weis! die beiden Verstärker Vl und V2, den Schaltverstärker SV, den Vorverstärker
V3 und den Vibrato-Generator Vc auf. Das tonhöhenbestimmende
Signal Ul, das vom tonhöhenbestimmen-
den Meßsystem TS abgeleitet ist, wird einem ersten
Eingang des ersten Verstärkers Vl zugeführt Der erste
Eingang entspricht dem normalen Signaleingang eines gewöhnlichen Verstärkers. Ein zweiter, am ersten
Verstärker vorgesehener Eingang nimmt das Ausgangssignal des Vibrato-Generators Vc über die Leitung 115
auf. Der zweite Eingang ist ein Modulationseingang. Das auf der Leitung 115 liegende sich ändernde
Modulationssignal führt zu einer korrespondierenden Modulation des Ausgangssignals des ersten Verstärkers
VI. Weiter führt es zu einer Modulation des Ausgangssignals des Tonfrequenz-Generators G. Der
erste Verstärker Vl ist ferner über ein Ausgangssignal
116 des dem Intensitätssignal 112 zugeordneten Verstärkers V2 ansteuerbar. Die Ansteuerung mittels
des verstärkten Intensitätssignals 116 dient einer Tonbereichsverschiebung und/oder — nach entsprechender
Einstellung des Potentiometers PF — einer Tonbereichsveränderung. Das vom ersten Verstärker
Vl abgegebene Gieichspannungssignal 118 dient zur kontinuierlichen Steuerung der Ausgangsfrequenz des
Tonfrequenz-Generators G in Abhängigkeit von den im Mundhohlraum ermittelten Meßwerten. Die Steuerung
ist derartig ausgelegt, daß mit kleiner werdendem Hohlraum oder kleiner werdendem Abstand zwischen
Sender, Zunge und Empfänger bzw. Zunge und Zähnen die Ausgangsfrequenz des Tonfrequenz-Generators
monoton anwächst. Ein weiteres Ausgangssignal 123 des Verstärkers Vl kann ferne- zur Ansteuerung des in
der Ton- und Klangerzeugungseinheit TK angeordneten Filters F verwendet werden. Vorzugsweise spricht
der Verstärker Vl auf das Tonhöhensignal 111 und das
verstärkte Intensitätssignal 116 in der Weise an, daß bei
konstantem Tonhöhensignal 111 und anwachsendem Intensitätssignal 116 das Ausgangssignal des Verstärkers
Vl unterproportional anwächst. Dieses Merkmal des Verstärkers Vl dient der Anpassung an die
natürlichen Verhältnisse beim Pfeifen.
Das vom die Anblasintensität ermittelnden Meßsystem LS kommende Intensilätssignal 112 wird dem
ersten Eingang des zweiten Verstärkers V2 und ein vom Vibrato-Generator V(,- kommendes weiteres Signal
114 wird dem zweiten Eingang des zweiten Verstärkers
V2 zugeführt. Die Frequenz des Vibrato-Generators Vc, wird durch Einstellen des diesem zugeordneten
Potentiometers PV festgelegt. Die Amplitudensteuerung des Vibrato-Generator-Ausgangssignals ist durch
die Taste TA 1 über die Leitung 113 veränderbar. Diese
Auslegung der Steuerelektronik führt dazu, daß das dem zweiten Verstärker V2 zugeführte Intensitätssignal 112
in Abhängigkeit von der Taste TA 1 über die Leitung 113, den Vibrato-Generator Vc und die weitere Leitung
114 amplitudenmoduliert werden kann. Hierbei ist es möglich, sogar dsn Vibratoklang einer Mandoline
nachzuahmen. Der eine Ausgang des zweiten Verstärkers V2 ist über die Leitung 119 mit dem steuerbaren
Vorverstärker V3 verbunden. Auf diese Weise wird das Intensitätssignal 112 über die genannten Bauelemente
und die Leitung 125 sowie den Leistungsverstärker LV zur Amplitudenmodulation des Lautsprechers L verwendet.
Der in F i g. 6 dargestellte Tonfrequenz-Generator G ist ein NF-Generator mit einer Sägezahn- oder
rechteckwellenförmigen Ausgangsspannung. Sein Ausgangssignal wird dem Filter oder der Filterkombination
F zugeführt. Wenn mehrere Filter F vorgesehen sind, sind diese über ein Dämpfungsglied oder eine
Dämpfungsgliederkombination D bedämpfbar. Die Frequenz des Tonfrequenz-Generators G kann stufenweise
gemäß den Resonanzfrequenzen der Filter Füber den Tastenschalter TA2 und die Verbindungsleitung
121 umgeschaltet werden.
Das oder die Filter F sowie das oder die Dämpfungsglieder D können im Hinblick auf Klangveränderungen
über die Taste TA 3 angesteuert werden.
In F i g. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Ton- und Klangerzeugungseinheit TK dargestellt. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden HF-Generatoren G1 und G 2 verwendet und das Frequenzdifferenzverfahren
angewandt. Die beiden steuf rbaren HF-Generatoren G1 und G 2 geben Ausgangssignale in
Sägezahn- oder Rechteckwellenform ab. Die Ausgangsspannungen haben unterschiedliche Frequenzen und
werden jeweils untereinander gleichen Filtern Fl und F2 zugeführt. Hierdurch werden parallele Signalleitungswege
für das verstärkte tonhöhenbestimmende Signal 118 geschaffen. Die beiden Generatoren G 1 und
G 2 sind über die Leitung 121 und die Taste TA 2 frequenzsteuerbar. Die HF-Generatoren Gl und G 2
sind mittels des Schaltverstärkers SV über die Leitung 120 ein- und ausschaltbar. Die beiden Filter FI und F2
werden gleichzeitig mittels der Taste TA3 über die Verbindungsleitung 122 angesteuert. Beide Filter
arbeiten auf einen Mischer M. Die vom Mischer M abgegebene Ausgangsfrequenz stellt sich als Differenz
der beiden hochfrequenten Ausgangssignale der Filter G1 und G 2 dar. Das Ausgangssignal des Mischers wird
einem Amplitudendemodulator DM mit nachfolgendem Tiefpaß TF zugeführt und dann über die Leitung 124 in
die Modulatoreinheit eingespeist. Die Frequenz der HF-Generatoren G 1 und G 2 kann stufenweise mittels
der Taste TA 2 umgeschaltet werden. Die Filter Fl und F2 sind durch die Taste TA 3 zur Klangbildveränderung
umschaltbar.
In F i g. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine
Ton- und Klangerzeugungseinheit TK dargestellt. Hierbei wird das Additiv-Verfahren für Frequenzen
angewendet. Ein über die Taste TA 2 bzw. die Leitung 121. den Schaltverstärker SV bzw. die Leitung 120 und
den ersten Verstärker Vl bzw. die Leitung 118 steuerbarer HF-Generator G 3 arbeitet auf einen
Frequenzteiler T. Der Frequenzteiler T gibt η
Ausgangssignale /i, h fn im NF-Bereich an eine
Filtereinheit F3 ab. Der Filtereinheit F3 ist ein Dämpfungsglied Di und diesem wiederum ein Mischer
Mi nachgeschaltet. Die Filtereinheit F3 und das
Dämpfungsglied Di sind über die Leitung 122 mittels der
Taste TA 3 derart ansteuerbar, daß sich die Klangfarbe in der bereits beschriebenen Weise ändert. Vom
Mischer M3 wird ein Ausgangssignal 124 der Modulatoreinheit
zugeführt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Ton- und Klangerzeugungseinheit TK ist in Fig. 9 dargestellt.
Auch hierbei wird das Additiv-Verfahren für Frequenzen verwendet. In der Ton- und Klangerzeugungseinheit
TK gemäß Fig.9 sind mehrere NF-Generatoren G41, G42. Gin vorgesehen. Der HF-Generator G41
erzeugt die Grundfrequenz /i, die übrigen HF-Generatoren
G42 bis Gtn die Oberwellen /2 bis f„. Die von den
HF-Generatoren erzeugten Frequenzen sind oberwellenarm. Die Generatorfrequenzen /41 bis ^n werden
parallel durch die Dämpfungsglieder On bis Otn
bedämpft, ggf. durch die Filter Fn bis F4,, gefiltert und im
Mischer Mn zu einem Frequenzspektrum gemischt. Die
Generatoren Gn bis G4n sind durch das verstärkte
tonhöhenbestimmende Signal 118, das vom Schaltver-
stärker SV ausgehende Signal 120 und die Taste TA 2
ansteuerbar. Die Dämpfungsglieder einschließlich der ggf. vorhandenen Filter sind über die Taste TA 3
ansteuerbar, wobei das Filter Fnn zusätzlich durch die
Taste TA 2 steuerbar ist
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Ton- und Klangerzeugungseinheit TK ist in Fig. 10 dargestellt
Der über die Leitungen 118, 120 und 121 ansteuerbare NF-Generator Gs gibt sein Ausgangssignal auf einen
Frequenzvervielfacher FV. Dessen Ausgangssignale, nämlich die Frequenzen f\, h bis Fn werden durch
parallelliegende Filter Fs gefiltert, durch nachgeschaltete Dämpfungsglieder Ds gedämpft, im Mischer Ms
gemischt und dann widerum über die Leitung 124 der Modulatoreinheit zugeführt. Die Filtereinheit Fs und die
Dämpfungseinheit Ds sind beide über die Leitung 122 in der bereits geschilderten Weise ansteuerbar. Die
Filtereinheit F5 ist weiterhin über die Leitung 121
ansteuerbar.
Ein Ausführungsbeispiel für einen Tonfrequenzgenerator ist in F i g. 11 dargestellt Der Tonfrequenzgenerator
besteht aus einem Motor 51, dessen Geschwindigkeit mittels des vom ersten Verstärker Vi kommenden
verstärkten tonhöhenbestimmenden Signals steuerbar ist. Eine Ton- und Klangscheibe 52 ist an der
Motorachse befestigt und dreht sich mit dieser. DieTon-
und Klangscheibe 52 ist mit einer Ton- und Klanginformation versehen, die von der Leseeinrichtung 53
ablesbar ist
Hierzu 4 Biatt Zeichnungen
Claims (46)
1. Elektronisches Musikinstrument mit einem Mundstück, das vom Spieler während des Spielens
angeblasen wird, mit einem die Anblasintensität ermittelnden Meßsystem, das die Geschwindigkeit
oder den Druck der mit dem Mund durch das Mundstück geblasenen Luft mißt und in Abhängigkeit
von dem zu der Anblasintensität ermittelten Meßwert ein Intensitätssignal abgibt, mit einem
weiteren Meßsystem, das parallel zum die Anblasintensität ermittelnden Meßsystem arbeitet und einen
von der Mundstellung abhängigen Meßwert abgibt, und mit einem Tonfrequenz-Generator mit steuerbarer
Ausgangsfrequenz, dessen Frequenzsteuereingang von einem tonhöhenbestimmenden Eingangssignal
beaufschlagt ist und dessen Ausgang über eine Modulatoreinheit, die einen ersten Eingang für das
zu modulierende Signal und einen zweiten Eingang für das Modulationssignal aufweist, an einen
elektroakustischen Wandler angeschlossen ist, wobei das Ausgangssignai des Tonfrequenz-Generators
dem ersten Eingang und das Intensitätssignal dem zweiten Eingang der Modulatoreinheit zugeleitet
wird, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Meßsystem, das tonhöhenbestimmende
Meßsystem (TS), so ausgebildet ist, daß es den Abstand zwischen Mundstück (MU) und Zunge des
Spielers oder den im Bereich des menschlichen Mundes befindlichen Hohlraum mit Hilfe von durch
das Mundstück in die Mundhöhle abgestrahlten und daraus wieder empfangenen mechanischen (Schall,
Ultraschall) oder elektromagnetischen (Licht) Wellen mißt und aufgrund des von ihm ermittelten
tonhöhenbestimmenden Meßwertes ein tonhöhenbestimmendes Signal (111; 118) abgibt, das als
Eingangssignal dem Frequenzsteuereingang des Tonfrequenz-Generators (G; G\, d; Gy, G4I-G4n;
Gs; 51 —53) in der Weise zugeführt wird, daß dessen Ausgangsfrequenz bei kleiner werdendem Abstand
bzw. Hohlraum monoton anwächst.
2. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem die Anblasintensität
ermittelnden Meßsystem (LS) ein Verstärker (V 2) mit drei Signalausgängen (116, 117, 119) und dem
tonhöhenbestimmenden Meßsystem (TS) ein weiterer Verstärker (Vl) mit zwei Signalausgängen (118,
123) nachgeschaltet ist.
3. Musikinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Modulatoreinheit ein in
seiner Verstärkung steuerbarer Vorverstärker (V3) vorgesehen ist, dessen zweiter Eingang mit einem
Signalausgang (119) des dem die Anblasintensität ermittelnden Meßsystem (LS) nachgeschalteten
Vorverstärkers (V2) in der Weise verbunden ist, daß die Verstärkung des Vorverstärkers (V 3) mit größer
werdendem Intensitätssignal (112; 119) monoton anwächst.
4. Musikinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorverstärker (V3) so
ausgelegt ist, daß er durch das verstärkte Intensitätssignal (119) freischaltbar ist.
5. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Intensitätssignal (112; 117) dem Schalteingang eines Schaltver-
stärkers (SV) zugeleitet wird, der den Tonfrequenz-Generator (Cy einschaltet.
6. Musikinstrument nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoreinheit
(V3) aus einem Vorverstärker mit konstantem Verstärkungsfaktor besteht, dem ein durch das
Intensitätssignal (119) steuerbares Dämpfungsglied vorgeschaltet ist
7. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 2 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
den Tonfrequenz-Generator (G; Gu G2; G3;
G4I-G4n; G5; 51—53) und die Modulatoreinheit
(V3) wenigstens ein steuerbares Filter (F; Fu Fi; F3;
Ftn; F5) zur Klangbilderzeugung geschaltet sind.
8. Musikinstrument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (F) vom verstärkten
tonhöhenbestimmenden Signal (123) gesteuert sind.
9. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 2 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß der
Verstärker (Vi) für das tonhöhenbestimmende Signal (111) steuerbar Ist und mit seinem Steuereingang
am Signalausgang (116) des Verstärkers (V2) für das Intensitätssignal (112) liegt.
10. Musikinstrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung derart ausgelegt
ist, daß die Amplitude des tonhöhenbestimmenden Signals (118; 123) bei steigendem Intensitätssignal
(112) und konstantem tonhöhenbestimmenden Signal (\ 11) unterproportional steigt.
11. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonfrequenz-Generator (G) mit einer Tastatur (TA 2) für
stufenirtige Oktav- oder Einzeltonumschaltung bestückt ist.
12. Musikinstrument nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß nur die zur
Messung direkt notwendigen Elemente des die Anblasintensität ermittelten Meßsystems (LS) und
des tonhöhenbestimmenden Meßsystems (TS) im Mundstück (MU)untergebracht sind.
13. Musikinstrument nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß das tonhöhenbestimmende
Meßsystem (TS) aus einem Schalloder Ultraschallempfänger (1), -Sender (2) und
Verstärker (3) mit nachgeschaltetem Frequenz-Spannungs-Wandler (4) zur Bildung des tonhöhenbestimmenden
Signals (111) besteht und der Empfänger (1) mit dem Eingang und der Sender (2) mit dem Ausgang des Verstärkers (3) verschaltet ist,
so daß eine akustische Rückkopplung im Mundhohlraum entsteht und sich eine durch die Mundhohlraumgröße
bestimmte Frequenz einstellt, der die vom Frequenzspannungswandler (4) abgegebene
Spannung entspricht (F i g. 1).
14. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das tonhöhenbestimmende
Meßsystem (TS) aus einem Schalloder Ultraschall-Sender und -Empfänger sowie dem
Empfänger nachgeschalteten Verstärker und Diodengleichrichter besteht, ein Schall- oder Ultraschallsignal
fester Frequenz sendet und aus dem empfangenen Signal durch Gleichrichtung das tonhöhenbestimmende Signal (111) erzeugt.
15. Musikinstrument nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das empfangene Schallsignal
mittels eines Frequenz-Spannungs-Wandlers in das tonhöhenbestimmende Signal gewandelt wird.
16. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1
bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Mundstück (MU) parallelliegend ein Lichtsender (14) und ein
Lichtempfänger (15) so angeordnet sind, daß
sichtbares oder unsichtbares Licht in den Mundhohlraum
abgestrahlt und nach Reflexion von der Zunge empfangen wird, und ein nachgeschalteter Verstärker
eine Gleichspannung abgibt, die eine Funktion des Sender-Zungen-Abstandes ist (F i g. 2)
17. Musikinstrument nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtsender (14) eine oder
mehrere lichtemittierende Dioden und als Lichtempfänger (15) ein oder mehrere Phototransistoren
vorgesehen sind.
18. Musikinstrument nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (14)
und der Lichtempfänger (15) in einer Fassung (12) aus lichtundurchlässigem Material sitzen.
19. Musikinstrument nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, daß der Lichtsender (14) und der Lichtempfänger (15) in der Fassung (12) versenkt
sitzen und mittels Reflektoren (16) das Licht gebündelt senden und empfangen.
20. Musikinstrument nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren (16) parabolisch
geformt sind.
21. Musikinstrument nach Anspruch 16 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender
(14) und der Lichtempfänger (15) und gegebenenfalls die Reflektoren (16) mittels einer planparallelen
lichtdurchlässigen Scheibe (13) abgedeckt sind.
22. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der
Lichtsender (14) und der Lichtempfänger (15) einzeln mit lichtdurchlässigem Material abgedeckt
sind.
23. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das die
Anblasintensität ermittelnde Meßsystem (LS) aus einer Widerstandsbrückenschaltung (21, 22, 24, 25)
besteht, wobei von den zwei benachbarten Meßwiderständen (24, 25) der eine innerhalb und der
andere außerhalb des Luftstromes im Mundstück (VWt/,) angeordnet ist(Fig. 3).
24. Musikinstrument nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbrückenschaltung
zwei Heizwiderstände (26, 27) aufweist, wobei jeder Heizwiderstand (26, 27) einen Meßwiderstand
(24,25) beheizt.
25. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das die
Anblasintensität ermittelnde Meßsystem (LS) ein durch die Luftgeschwindigkeit oder den Luftdruck
beim Luftausblasen aus dem Mund bewegbares Bauteil aufweist, das im Lichtweg zwischen einem
Lichtsender und einem Lichtempfänger angeordnet ist oder durch dessen Lage Hallsonden, magnetische
Widerstände oder magnetische Halbleiter über Magnete beeinflußbar sind.
26. Musikinstrument nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Bauteil eine
Abdeckung (33) eines von der aus dem Mund ausgeblasenen Luft durchströmten Rohres (31)
bildet, die durch eine Stahldrahtfeder (32) gehalten und bei Überdruck im Rohr (31) von diesem
weggedrückt wird, wobei eine an der Stahldrahtfeder (32) angebrachte Verlängerung ein Lichtmesser
(34) bildet, das den Lichtfluß zwischen Lichtsender (36) und Lichtempfänger (37) schneidet (Fig. 4).
27. Musikinstrument nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammer (41) mit einem
luftzuführenden Rohr (43) zur Aufnahme der aus dem Mund ausgeblasenen Luft vorgesehen, das
luftzuführende Rohr (43) größer im Durchmesser als ein luftabführendes Rohr (44), eine Wand der
Kammer (41) als Membrane (42), das bewegliche Bauelement als Stempel (48), der aufgrund der
Kraftwirkung einer Stahldrahüeder (45) auf der Membrane (42) aufliegt, und eine an der Stahldrahtfeder
(5) angebrachte Verlängerung als Lichtmesser (46) ausgebildet ist, daß den Lichtfluß zwischen
Lichtsender und Lichtempfänger (47) schneidet (F ig. 5).
28. Musikinstrument nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahldrahtfeder
(32; 45) und/oder das Lichtmesser (34; 46) durch ein schwingungsdämpfendes Material bedämpft sind.
29. Musikinstrument nach Anspruch 2 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an dem
weiteren Verstärker (Vi) für das tonhöhenbestimmende Signal (111) ein Potentiometer (PF) vorgesehen
ist, derart, daß der Tonumfang in der Lage verschiebbar ist (F i g. 6).
30. Musikinstrument nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonfrequenz-Generator
(G)aus zwei HF-Generatoren ('Gi,
C2) mit jeweils in Reihe nachgeschalteten Filtern
(F 1, F2) besteht, die parallel auf einen Mischverstärker (M) und folgenden Amplitudendemodulator
(DM)mh Tiefpaßfilter(TF)arbeiten (F i g. 7).
31. Musikinstrument nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Generator (C 1) eine
konstante Frequenz hat und der zweite Generator (G 2) in der Frequenz durch das tonhöhenbestimmende
Signal (118) veränderbar ist.
32. Musikinstrument nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet daß die Frequenzen beider Generatoren
(Gl, G 2) durch das tonhöhenbestimmende Signal (118) unterschiedlich veränderbar sind.
33. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonfrequenz-Generator
(G) aus einem HF-Generator (Gj) mit nachgeschaltetem Frequenzteiler (T) zur Abgabe
von im NF-Bereich liegenden Ausgangssignalen (f\ — f„) besteht, denen Filter (F3) und/oder Dämpfungsglieder
(D3) sowie ein Mischer (M3) nachgeschaltet
sind (F i g. 8).
34. Musikinstrument nach einem der Ansprüche i bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonfrequenz-Generator
(G) aus einer beliebigen Anzahl von NF-Generatoren (G\... Gn) mit jeweils
nachgeschalteten Dämpfungsgliedern (O4, — Din)
besteht, die parallel auf einem Mischer (Ma) arbeiten,
und daß das Frequenzspektrum (h... fn) der
einzelnen Generatoren oberwellenarm ist (F i g. 9).
35. Musikinstrument nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen (f\... fn) der
Generatoren (Ga,\ ■.. Gtn) über den steuerbaren
Bereich in konstanten Verhältnissen zueinander stehen.
36. Musikinstrument nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen (f\... f„) der
Generatoren (G*\... G4n) über den steuerbarem
Bereich nicht in konstanten Verhältnissen zueinander stehen.
37. Musikinstrument nach Ansoruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß zu den einzelnen oder allen
Dämp'fungsgliedern (D^-D4n) Filter (F4n) parallel
geschaltet sind.
38. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1
bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonfrequenz-Generator (G)aus einem NF-Generator (Gs)
besteht, dem eine Frequenzvervielfacherschakung (FV), mehrere parallelgeschaltete Filter (F5) sowie
Dämpfungsglieder (Ds) und ein Mischer (Ms) nachgeschaltet sind (F i g. 10).
39. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 28 oder 34 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß
der oder die Generatoren (C) eine Sägezahn- und/oder Rechteckspannung erzeugen.
40. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die
Generatoren (C) durch eine Steuerspannung oder einen veränderbaren Widerstand in der Frequenz
steuerbar sind.
41. Musikinstrument nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung oder der
veränderbare Widerstand durch tastenbetätigte Mittel stufenartig veränderbar sind.
42. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 28 bis 33,37, dadurch gekennzeichnet, daß durch
tastenbetätigte Umschaltmittel (TA 2) an einem oder mehreren Filtern (F) die Resonanzfrequenzen
stufenartig umschaltbar sind.
43. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 33 oder 38, dadurch gekennzeichnet, daß mittels
weiterer tastenbetätigter Mittel (TA 3) die Dämpfungsglieder (D) veränderbar sind.
44. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 7, 30 bis 33, 37 bis 38, 42, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eines der Filter (F) mindestens eine Induktivität aufweist, die kontinuierlich von Hand
veränderbar ist, indem der Luftspalt des Kerns mittels einer mechanischen Anordnung veränderbar
ist.
45. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 7, 30 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß eine
beliebige Anzahl Tonfrequenz-Generatoren (C) mit unterschiedlichen Tonlagen, durch tastaturbetätigte
Ansteuerungsmittel (TA 3) zusammenstellbar, parallel angesteuert werden.
46. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonfrequenz-Generator
(C) aus einem durch das tonhöhenbestimmende Signal (118) drehzahlsteuerbaren
Motor (51) einer Ton- und Klangscheibe (52) auf der Achse des Motors (51) und einer elektrischen
Leseeinrichtung (53) besteht, mit der die Information von der Ton- und Klangscheibe (52) gelesen wird
(Fig. 11).
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