DE2523880C3 - Elektronisches Musikinstrument mit digitaler Tonerzeugung - Google Patents
Elektronisches Musikinstrument mit digitaler TonerzeugungInfo
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- G10H7/02—Instruments in which the tones are synthesised from a data store, e.g. computer organs in which amplitudes at successive sample points of a tone waveform are stored in one or more memories
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Musikinstrument mit digitaler Musiktonerzeugung, mit einem
FrequenzzahJengeber, der für jede gedrück te Taste eine mehrstellige digitale Frequenzzahl abgibt, deren Digitalwert
der Frequenz des der Taste zugeordneten Tones proportional ist, mit einem Musikton-Welienformspeicher,
der Amplituden mindestens einer Wellenform an zahlreichen diskreten Abtastpunkten in verschiedenen
Speicheradressen gespeichert enthält, mit e iner Abtast-Steuereinheit,
die die Geschwindigkeit, mit der die Inhalte der einzelnen Speicheradressen ausgelesen
werden, in Abhängigkeit von der Frequenzzahl steuert, und mit einem Taktgeber und einem die Taktimpulse
des Taktgebers jeweils auf ein durch das Diücken einer
der Tasten erzeugtes Startsignal hin kumulierenden Zähler, wobei der Zähler wieder stillgesetzi: wird, wenn
ein vom Zeitablauf abhängendes, vorgebbares Endkriterium erfüllt ist, und wobei die Inhalte der Za hlstufen des
Zählers von diesem als Ausgangssignale abgegeben und einer Umsetzschaltung zugeleitet werden, durch die sie
in eine eine mehrstellige Zahl bildendes digitaltes Abweichungssignal umgesetzt werden, das einem
Eingang eines Multiplizierers zugeführt wird.
Bei einem bekannten elektronischen Musikinstrument dieser Art (DE-OS 22 02 659) ist der Amplitudenveriauf
einer Musikton-Schwingungsforni in Form digitaler Abtastproben in einem Wellenformspeicher
gespeichert. Die Ansteuerung der aufeinanderfolgenden Adressen des Wellenformspeichers erfolgt mit einer
Frequenz, die in einem festgelegten Verhältnis zu der Frequenz des zu erzeugenden Tones steht, Die
gespeicherte Amplitudenhüllkurve wird daher mit mehr oder weniger großer Schnelligkeit erzeugt, so daß der
daraus entstehende Ton die Klangcharakteristik der betreffenden Hüllkurve hat. in seiner Freque nz aber von
der Ansteuergeschwindigkeit abhängt, mit der die Adresseninhalte aus dem Wellenformspeicher ausgelesen
werden. Damit zu Beginn der Tonerzeugung die Amplitude nicht scharf auf die volle Intens tat ansteigt
und am Ende der Tonerzeugung nicht abrupt abfällt, ist ein Multiplizierer vorgesehen, in dem die Abtastwerte,
die aus dem Wellenformspeicher ausgelesen werden, mit einem Maßstabsfaktor multipliziert werden. Dieser
Multiplikations-Maßstabsfaktor wird als Funktion der Zeit geändert, um ein Anschwellen urd/oder Abschwellen
zu simulieren. Die gesamte Zeitdauer und die Zeitkonstante für das Anschwellen oder Abschwellen
wird durch einen Zähler gesteuert.
Bei der Ausübung von Musik mit natürlichen Musikinstrumenten ist es bekannt, neben Dynamik und
Farbe auch Tonhöhe und Zeit in einem Kontinuum überzuführen, und einen Gleiteffekt (Gl ssando) zu
erzielen (kaegi »Was ist elektronische Musik« (1971), Seite 179).
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem elektronischen Musikinstrument der eingangs genanr ten Art den
bekannten Gleiteffekt zu ermöglichen, be dem nach dem Drücken der Taste die Frequenz de:; erzeugten
Tones zunächst von der Nominalfrequenz abweicht, sich danach immer mehr an die Nominalfrequenz annähert
und schließlich in diese übergeht. Dabei soll die Abweichung von der Nominalfrequenz der Größe der
jeweiligen Nominalfrequenz proportional sein und an
einer Stelle des Musikinstrumentes erfolgen, bei der der
geringst mögliche technische Aufwand erforderlich ist
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Frequenzzahl einem zweiten
Eingang des Multiplizierers zugeführt wird, der eine modifizierte Frequenzzahl erzeugt, welche der Abtast-Steuereinheit
als die die Geschwindigkeit des Auslesens der Speicheradressen pro Zeiteinheit bestimmende
Frequenzzahl zugeführt wird und die Stillsetzung des Zählers beim Erreichen eines vorgebbaren Zählerinhalts
erfolgt
Die modifizierte Frequenzzahl wird durch Multiplikation der Grundfrequenzzahl mit dem Abweichungssignal
erzeugt Das Abweichungssignal ist also ein digitaler Faktor, der sich zeitlich programmiert ändert
und dessen absolute Frequenzabweichung von der Größe dar Nominalfrequenz des betreffenden Tones
abhängt Je weiter der Faktor von dem Wert 1 abhängt, umso größer ist die Abweichung der Tonfrequenz von
der Nominalfrequenz.
Dadurch, daß die Erzeugung der modifizierten Frequenzzahl vor der Abiast-Steuereinheit erfolgt,
findet der für die Erzeugung des Gleiteffektes erforderliche Eingriff bereits in dem Datenverarbeitungsteil
des Musikinstrumentes statt und nicht erst im TonerzeugungsteiL Diese Lösung erfordert den geringsten
technischen Aufwand und ermöglicht äußerst feinstufige Frequenzübergänge, was einer vom menschlichen
Ohr als kontinuierlich empfundenen Frequenzänderung des Musiktones entspricht Auf diese Weise
können weinende Töne simuliert werden, wie sie beim Spielen von Hawaii-Musik durch das Gleiten eines
Stahlstabes an einer Gitarre erzielt werden.
Wenn die Frequenz eines Musiktones nur in dessen Anhallphase kontinuierlich verändert wird und die
Frequenz während des Dauerzustandes des Tones und während der Abklingphase beibehalten wird, bekommt
der Ton einen klaren und lebendigen Klang.
Dieser Effekt wird im folgenden als »Akzenteffekt« bezeichnet und stellt eine spezielle Form des Gleiteffektes
dar. Zur Realisierung des Akzenteffektes kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ein Hüllkurvenzähler
vorgesehen sein, der zu Beginn des Tones ein Signal, das Anhall-Startsignal, erzeugt, das dem Zähler
als Startsignal zugeführt wird.
Bei einem Musikinstrument mit mehreren Tastaturen sollte der Gleiteffekt zweckmäßigerweise für die
einzelnen Tastaturen selektiv eingestellt werden können. Um dies zu erreichen, ist in vorteilhafter
Ausgestaltung der Erfindung eine Einrichtung vorgesehen, die gewährleistet, daß neben der Frequenzzahl
auch ein die Tastatur, der die Taste angehört, angebendes Tastatursignal erzeugt und mit dem
Taktzähler zusammenwirkenden Mitteln zugeleitet wird, durch die die Zuführung des Startsignals zum
Taktzähler über Schalter für jede Tastatur separat einschaltbar ist
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher
erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des elektronischen Musikinstruments,
Fig.2 (a) bis 2(d) zeigen jeweils Diagramme der in
dem elektronischen Musikinstrument erzeugten Taktimpulse, b5
Fig.3 zeigt ein Schaltbild einer detaillierten logischen
Schaltung des in Fig. 1 abgebildeten Tastendaten-Signalgenerators
2,
F i g. 4 zeigt ein Schaltbild einer logischen Schaltung eines in F i g. 1 abgebildeten Tastendatenumsetzers 3,
F i g. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines in F i g. 1 abgebildeten Frequenzzahlengebers 4,
F i g. £>(a) bis 6(h) sind Zeitdiagramme der Signale an
den jeweiligen Stellen des in Fig.5 dargestellten Frequenzzahlengebers 4,
F i g. 7 zeigt ein Schaltbild des Gleitsignalgenerators 7 nach F ig. 1,
Fig.8(a) bis 8(c) sind grafische Darstellungen der
zeitlichen Änderungen des Gleitsignals, des Gleitkennzeichensignales und der Gleitinformation,
F i g. 9 zeigt ein Schaltbild der Umsetzschaltung nach Fig. 5,
F i g. 10 zeigt ein Blockschaltbild der Bruchzahlzähler 5a, rfb und des Ganzzahlzählers 5c der Abtast-Steuereinheit,
F i g. 11 zeigt ein Schaltbild der logischen Schaltung
des in F i g. 1 enthaltenen Hüllkurvenzählers,
Fig. 12 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform des elektronischen Musikinstruments,
Fig. 13(a) bis 13(e) zeigen grafische Darstellungen
der verschiedenen Ausgangssignale der jeweiligen Teile in F ig. 12,
F i g. 14 zeigt ein Schaltbild eines Ausführungsbeispieles des kumulierenden Zählers,
F i g. 15(a) bis 15(e) zeigen Zeitdiagramme der Signale
an den jeweiligen Stellen der F i g. 14 und
Fig. 16(a) und 16(b) zeigen grafische Darstellungen
der Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des kumulierenden Zählers entsprechende verschiedenen
Eingangswerten und der Tonhöheninformation.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele I. Allgemeine Konstruktion
Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines elektronischen Musikinstrumentes ist eine Tastaturschaltungl
vorgesehen, die den jeweiligen Tasten entsprechende Schaltkontakte aufweist Ein Tastendaten-Signalgenerator
erzeugt ein Tastendatensignal, wenn ein dieser gedrückten Taste entsprechender Stellkontakt geschlossen wurde. Dieses Tastendatensignal
wird einem Tastendatenumsetzer 3 zugeführt. Dieser enthält einen Tastenadressen-Generator, einen
Tastenadressen-Codespeicher, der mehrere Tastenadressen-Codes zu speichern und nacheinander und
repetierend auszugeben vermag, und eine logische Schaltung. Wenn die logische Schaltung ein Tastendatensignal
empfangen hat, leitet sie dieses an den Tastenadressen-Codespeicher weiter, um die entsprechende
Tastenadresse zu speichern, unter der Bedingung, daß diese spezielle Tastenadresse bisher noch in
keinem Kanal des Speichers enthalten ist, und daß einer der Kanäle des Speichers zur Speicherung dieser
Tastenadresse zur Verfugung steht.
Der Frequenzzahlengeber 4 enthält einen Frequenzzahlenspeicher, der die Frequenzzahl entsprechend den
jeweiligen Tastenadressen (im folgenden als »Grundfrequenzzahlen« bezeichnet) speichert, und eine Umsetzerschaltung.
Der Frequenzzahlenspeicher erzeugt, wenn er von dem Tastendatenumsetzer 3 eine Tastenadresse
empfangen hat, eine der Tastenadresse entsprechende Grjndfrequenzzahl. Die Umsetzerschaltung empfängt
ein Gleitsignal von einem Gleitsignalgenerator 7 und erzeugt daraus ein Abweichungssignal. Der Frequenzzahlengeber
4 enthält ferner eine Einrichtung zur Erzeugung einer entsprechend dem Gleiteffekt modifi-
zierten Frequenzzahl, die durch Frequenzmodulierung der Grundfrequenzzahl mit dem Abweichungssignal
entstanden ist. Die frequenzmodulierte Frequenzzahl besteht aus Binärdaten mit einem Bruchzahlbereich und
einem Ganzzahlbereich, wie weiter unten noch erläutert wird. Der Bruchzahlbereich wird den Bruchzahlzählern
5a und Sb zugeführt und der Ganzzahlbereich dem Ganzzahlzähler Seder Abtast-Steuereinheit 5.
Der Gleitsignalgenerator 7 wird manuell über einen
Gleitschalter betätigt und zählt während einer vorbestimmten Zeitspanne Taktimpulse. Das Zählergebnis
des Gleitsignalgenerators 7 wird dem Frequenzzahlengeber 4 als Abweichungssignal zugeführt Der Gleitsignalgenerator
enthält einen Taktimpulse erzeugenden Taktgenerator, einen Zähler Tb zur Zählung dieser
Taktimpulse und einen Gleitregler 7c zur Steuerung der Gleitoperation des Zählers Tb, um zu bewirken, daß die
Zählung nur während der vorbestimmten Zeitspanne erfolgt. Ein mit Gleiteffekt (Glissando) erzeugter
Musikton wird nur während dieser Zeitspanne erzeugt, wie später noch erläutert wird.
Der Bruchzahlzähler 5a ist so ausgebildet, daß er seine Eingangssignale kumulativ zählt und an den
nächsten Bruchzahlzähler 5b ein Übertragssignal abgibt, wenn in der Addition ein Übertrag vorkommt.
Der Bruchzahlzähler 5b ist von ähnlicher Konstruktion. Er liefert ein Übertragssignal an den Ganzzahlzähler 5c,
wenn sich in ihm ein Übertrag ergibt.
Der Ganzzahlzähler 5c zählt kumulativ die Übertragssignale und die Eingangssignale des Ganzzahlbereiches
und liefert nacheinander Ausgangssignale, die die Ergebnisse der Addition darstellen. Die Ausgangssignale
des Ganzzahlzählers 5c werden mehreren Eingängen eines Wellenformspeichers 6 zugeführt. Die
Wellenform eines Musiktones wird für eine Periode an η
Stellen durch punktweise Tastung erzeugt und die Amplituden der getasteten Wellenform sind in Adressen
0 bis n—l des Wellenformspeichers 6 gespeichert. Die Wellenform des Musiktones wird aus dem Wellenformspeicher
6 ausgegeben, indem nacheinander die Amplituden ausgelesen werden, die in den Ausgangssignalen
des Ganzzahlzählers 5c entsprechenden Adressenstellen enthalten sind.
Der Amplitudenverlauf des aus dem Welienformspeicher 6 ausgelesenen Wellenformsignales wird durch ein
HüTikurvensignal gesteuert, das von einem Hüllkurvenspeicher 21 erzeugt wird. Der Hüllkurvenspeicher 21
enthält die Wellenform entsprechend einer Hüllkurve, die während der Zeit vom Beginn der Reproduktion
eines Musiktones bis zu seiner Beendigung gebildet wird. Der Hüllkurvenspeicher ?1 ist in ähnlicher Weise
konstruiert wie der Wellenformspeicher 6 und die Amplitudenwerte, die in den Adressenstellen, die den
Ausgangssignalen eines Hüllkurvenzählers 20 entsprechen, stehen, werden nacheinander ausgelesen. Die
Zählung in dem Hüllkurvenzähler 20 wird durch Signale £5 und D/5 gesteuert, die von dem Tastendatenumsetzer
3 kommen und jeweils das Anschlagen oder Loslassen einer Taste angeben.
Um mehrere Musiktöne gleichzeitig reproduzieren zu können, besitzt das elektronische Musikinstrument eine
Konstruktion, die auf dynamischer Logik aufbaut, so daß die in ihm verwendeten Zähler, logischen Schaltungen
und Speicher in time-sharing-Betrieb betrieben werden
können. Dementsprechend sind die Zeitbeziehungen zwischen den Taktimpulsen, die die Operation dieser
Zähler usw. steuern, außerordentlich wichtig für die Operation des Musikinstrumentes.
Wenn man annimmt, daß die maximale Anzahl der gleichzeitig zu erzeugenden Musiktöne 12 beträgt, so
sind die Beziehungen zwischen den verschiedenen in dem elektronischen Musikinstrument vorkommenden
Taktimpulsen in den Fig.2(a) bis 2(d) dargestellt. Fig.2(a) zeigt einen Φι, dessen Impulsperiode 1 μ$
beträgt Diese Impulsperiode wird im folgenden als »Kanalzeit« bezeichnet. F i g. 2(b) zeigt eine Taktimpulsfolge
Φ2, bei der die Impulsbreite 1 μβ und die
ίο Impulsperiode 12 us beträgt. Diese Impulsperiode von
12 με wird im folgenden als »Tastenzeit« bezeichnet
F i g. 2(c) zeigt eine Taktimpulsfolge Φ$ von Tasten-Abtastimpulsen,
deren Impulsperiode gleich 256 Tastenzeiten ist Eine Tastenzeit wird durch 12 με geteilt und
jeder Bruchteil der geteilten Tastenzeit wird als erster, zweiter... zwölfter Kanal bezeichnet F i g. 2(d) zeigt
eine Taktimpulsfolge Φ«, deren Impulse nur während
des zwölften Kanals in jeder Tastenzeit erzeugt werden. Ein Kanal bezeichnet einen Zeitkanal des time-sharing-Systems,
d. h. die Kanalzeit.
II. Erzeugung der Tastenadressen.
F i g. 3 zeigt die Konstruktion des Tastendaten-Signalgenerators 2 im Detail. Ein Tastenadressengenerator
KAC] besteht aus 8stufigen Binärzählern. Der Takt $>2 mit der Impulsperiode von 12 με (im folgenden als
Tastentakt bezeichnet) wird dem Eingang des Tastenadressengenerators KAG\ zugeführt. Der dem Tastenadressengenerator
KAGi zugeführte Tasten takt ändert den Inhalt, d.h. die Kombination der »1« und »0« in
jeder der binären Zählstufen.
Erstklassige elektronische Musikinstrumente haben typischerweise ein Solonianual, obere und untere
Manuale und eine Pedaltastatur. Die Pedaltastatur besitzt 32 Tasten im Bereich von C2 bis Ci und die
übrigen Tastaturen haben jeweils 61 Tasten im Bereich von C2 bis C7. Ein derartiges elektronisches Musikinstrument
besitzt insgesamt 215 Tasten.
Von dem Tastenadressengeneraotr KAG\ werden 256 verschiedene Signale erzeugt, von denen 215
Signale der entsprechenden Anzahl von Tasten zugeteilt sind, Die Stellen des Tastenadressengenerators
KAG\ von der niedrigstwertigen Stelle bis zur höchstwertigen Stelle sind mit den Bezugszeichen Ni,
N2, N3, N4, Bi, B2, K\ und K2 bezeichnet Hierin bilden K2
und K] das Tastatursignal, das das Manual bzw. die
Tastatur angibt. B2 und B\ bilden ein Blocksignal, das
einen Block in der Tastatur bzw. dem Manual repräsentiert, und Ni bis N4 bezeichnen ein Notensignal,
das die Note in dem jeweiligen Block angibt. Jede Tastatur ist in 4 Blocks eingeteilt und jeder Block
enthält 16 Tasten. Die Blocks werden als Block 1, Block 2, Block 3 und Block 4 bezeichnet, wobei die Zählung mit
dem Block der niedrigsten Noten beginnt Es sei angenommen, daß die Tastenadressen, die den 3 Noten
oberhalb der tatsächlich existierenden höchsten Note (Note C6 von Block 4) in dem Solomanual S, dem oberen
Manual t/und dem unteren Manual L entsprechen, und die Tastenadressen, die den Blocks 3 und 4 in der
Pedaltastatur entsprechen, bei der beschriebenen Ausführungsform des Musikinstrumentes keinen Tasten
zugeordnet sind.
Die Bit-Ausgänge des Tastenadressengenerators KAG1 werden zur sequentiellen Abtastung jeder Taste
über Dekodierer der Tastenschaltung zugeführt. Die Abtastung beginnt bei Block 4 des Solomanuals 5,
durchläuft die Blocks 3, 2 und 1 des Solomanuals S, die
Blocks 4,3,2,1 des oberen Manuals i/und die Blocks 4,
3, 2, 1 des unteren Manuals L sowie die Blocks 2 und 1 der Pedaltastatur P. Danach ist ein Abtastzyklus für alle
Tasten beendet und die Abtastung wird mit extrem hoher Geschwindigkeit zyklisch wiederholt. Die Abtastzeit,
die für einen Abtastzyklus erforderlich ist, beträgt 256 χ 12 ns - 3,07 ms.
Der Dekodierer D\ ist ein konventioneller Binär-zu-Eins-Dekodierer,
an dessen Eingang die 4-stelligen Binärsignale aus Kombinationen der Stellen M bis M
des Tastenadressengenerators KAG\ anstehen und an dessen Ausgang an einer von 16 einzelnen Ausgangsleitungen
Ho bis H\s nacheinander und sequentiell ein Ausgangssignal erzeugt wird. Das Binärsignal am
Eingang bezeichnet in jedem Augenblick jeweils eine Ausgangsleitung. Die Ausgangsleitung H0 ist über
Dioden "mit den Tastenschaltern verbunden, die jeweils der höchsten Note eines jeden Blocks (außer Block 4)
der jeweiligen Tastatur entsprechen. Die Ausgangsleitung H\ ist in gleicher Weise an die der zweithöchsten
Note eines jeden Blocks, mit Ausnahme von Block 4, entsprechenden Tastenschalter gelegt. Für die 3 Signale
der höchsten Noten in Block 4 des Solomanuals S, des oberen Manuals ί/und und des unteren Manuals L sind
keine Tasten vorhanden und dementsprechend sind die Ausgangsleitungen H0 bis H2 in den Blocks 4 nicht
angeschlossen. Ausgangsleitung Hi und die folgenden
Ausgangsleitungen sind in gleicher Weise mit den entsprechenden Tastenschaltern eines jeden Blocks
(auch von Block 4) verbunden.
Fi g. 3 zeigt die Verbindungen zwischen den jeweiligen
Tastenschaltern und den Ausgangsleitungen W0 bis //υ mit bezug auf die Blocks 3 und 4 des Solomanuals S
und den Biock 1 der Pedaltasiatur P. Der erste
Buchstabe der an den Tastenschaltern verwendeten Symbole bestimmt die Tastatur, die dem ersten
Buchstaben hinzugefügte Ziffer die Blocknummer und die dem Buchstaben K hinzugefügte Zahl einen
Dezimalwert des entsprechenden Signals aus den Signalen Ni bis M.
Jeder Tastenschalter hat einen Schaltkontakt. Eine Kontaktstelle ist jeweils in der oben erläuterten Weise
geschaltet und die andere Kontaktstelle bildet einen gemeinsamen Kontakt für jeden Block. Die gemeinsamen
Kontakte SM- P\M sind jeweils mit UND-Toren Ao- A13 verbunden.
Der Dekoder D2 ist ein konventioneller Binär-zu-Eins-Dekodierer,
dem 4stellige Binär-Codes eingegeben werden, die aus Kombination der Signale B\, B2, K\ und
K2 des Tastenadressengenerators KAG\ bestehen und
an dessen Ausgang jeweils eine der 16 einzelnen Aijsgangsleitungen k bis /15 nacheinander und sequentiell
erzeugt wird, wobei das Binärsignal am Eingang jederzeit eine der Ausgangsleitungen bestimmt. Die
Ausgangsleitungen /0 bis /15 (mit Ausnahme von J\2 und
/13) sind an die Eingänge der UND-Schaltungen V0 bis
Ki3 geschaltet Die Ausgänge der UND-Schaltungen V0
bis Y\z sind über ein ODER-Tor ORi mit dem Eingang
eines Verzögerungs-Flip-Flops DF\ verbunden.
Der Inhalt der von dem Tastenadressengenerator KAG\ erzeugten Signale ändert sich jedesmal, wenn ein
Taktimpuls Φ2 angelegt wird.
Wenn eine bestimmte Taste gedrückt wird, wird der der gedrückten Taste entsprechende Schaltkor.takt
geschlossen. Wenn der Tastenadressengenerator KACi
ein Signal erzeugt, das der gedrückten Taste entspricht, wird von einem der UND-Tore Ao bis Au eine
Ausgangs-»!« erzeugt Dieses Ausgangssignal wird über das ODER-Tor ORi weitergeleitet. Es handelt sich
um ein Tastendatensignal KD*, das das Schließen eines Schaltkontaktes anzeigt. Das Signal wird durch das
Verzögerungs-Flip-Flop DFi um eine Tastenzeit verzö-
gen und zu dem Signal KD* umgeformt. Die
Tastendatensignale KD* und KD werden sequentiell mit einem Intervall von 3,07 ms solange ausgegeben, wie
der Schahkontakt geschlossen bleibt.
Die bisherige Beschreibung trägt lediglich in dem Fall
ίο Rechnung, daß eine einzige Taste gedrückt wurde.
Wenn mehrere Tasten gleichzeitig gedruckt sind, werden Tastendatensignale, die jeweils den gedrückten
Tasten entsprechen, in der gleichen Weise erzeugt und man erhält Musiktöne mit unterschiedlichen Wellenformen,
die jeweils diesen Tastendatensignalen entsprechen. Aus Gründen der Einfachheit wird in der
nachfolgenden Erläuterung nur der Fall betrachtet, daß nur eine einzige Taste gedruckt ist und man
dementsprechend nur eine Musikton-Wellenform erhält.
F i g. 4 zeigt ein Blockschaltbild des Tastendatenumsetzers 3 in detaillierterer Form. Der Tastenadressenspeicher
KAM besitzt so viele Speicherkanäle, wie Musiktöne gleichzeitig reproduzierbar sein sollen. Jeder
dieser Kanäle vermag eine Tastenadresse entsprechend einer zu spielenden Musiknote zu speichern. Der
Tastenadressenspeicher KAM Hefen die Tastenadressen im time-Sharing-Betrieb an den Frequenzzahlengeber
4 als Frequenz-Bestimmungssignal.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird als Tastenadressenspeicher KAM ein Schieberegister mit
12 Worten zu je 8 Bits verwendet Die Steuerung des Schieberegisters erfolgt durch den Haupttakt Φι, der in
Intervallen von 1 \is erzeugt wird. Der Ausgang der
letzten Stufe dieses Schieberegisters ist mit dem Frequenzzahlenspeicher verbunden und gleichzeitig
erfolgt eine Rückkopplung auf den Schieberegistereingang. Jede Tastenadresse wird demnach in dem
Schieberegister mit einer Zykluszeit von 1 Taktzeit
(12 μϊ) rezirkuliert, bis sie von seinem entsprechenden
Kanal gelöscht wird.
Der Tastenadressengenerator KAC2 ist von gleicher
Konstruktion wie der Tastenadressengenerator KAGu Diese beiden Tastenadressengeneratoren KAd und
KAG2 arbeiter, in genauer Synchronisation miteinander.
Der Takt Φ2 wird als Eingangssignal für beide
Tastenadressengeneratoren KAG und KAG2 benutzt
und die Tatsache, daß die jeweiligen Bits des Tastenadressengenerators KAG2 alls »0« sind, wird
durch eine UND-Schaltung A^ festgestellt. Das Erkennungssignal
Φ3 wird den Rücksetzanschlüssen der betreffenden Bits des Tastenadressengenerators KA^,
als Tastenabtast-Taktsignal zugeführt Der Tastendatenumsetzer 3 bewirkt, daß der Tastenadressenspeieher
KAM eine dem Tastendatensignal KD entsprechende Tastenadresse speichert, wenn diese ansteht und
die folgenden beiden Bedingungen erfüllt sind:
Bedingung (A): Die Tastenadresse ist mit keiner der bo bereits in dem Tastenadressenspeicher
KAM gespeicherten Adressen identisch:
Bedingung (B): In dem Tastenadressenspeicher KAM ist noch ein freier Kanal, d. h. ein Kanal,
in dem noch keine Adresse gespeichert
ist vorhanden.
Es sei nun angenommen, faß ein Tastendatensignal
KD* von der ODER-Schaltung ORx erzeugt wird. Zu
dieser Zeit besteht Koinzidenz zwischen der Tastenadresse des Tastenadressengenerators KAG2 und
derjenigen des Tastenadressengenerators KAGx. Die
Tastenadresse bezeichnet die Note der gedrückten Taste. Während der 12 μ5 wird die Tastenadresse KA*
einer Vergleichsschaltung KA C zugeführt, in der sie mit jedem Ausgang der Kanäle des Tastenadressenspeichers
KAM verglichen wird. Wenn Koinzidenz festgestellt wird, wird ein Koinzidenzsignal EQ* von
dem Vergleicher KAC in Form eines »!«-Signales erzeugt. Dieses Signal ist »0«, wenn keine Koinzidenz
besteht. Das Koinzidenzsignal EQ* wird einem Koinzidenz-Detektorspeicher EQM und ferner einem
Eingang einer ODER-Schaltung OR2 zugeführt. Der
Speicher EQM ist ein Schieberegister mit einer geeigneten Anzahl von SchiebesteHen, z.B. 12 bei
diesem Ausführungsbeispiel. Der Speicher EQM schiebt die Signale EQ* nacheinander, d. h. er verzögert sie um
eine Tastenzeit, wenn das Signal EQ* »1« ist, und erzeugt dadurch ein Koinzidenzsignal EQ (= 1).
Jeder der Ausgänge von der ersten bis zur elften Stelle des Koinzidenz-Detektorspeichers EQM wird der
ODER-Schaltung OR2 zugeführt Dementsprechend erzeugt die ODER-Schaltung OR2 ein Ausgangssignal,
wenn entweder das Signal EQ* des Vergleichers KAC oder einer der Ausgänge von der ersten bis zur elften
Stelle des Schieberegisters EQM»\v. ist.
Das Ausgangssignal £ EQ des ODER-Tores OR2
wird einem der Eingangsanschlüsse eines UND-Tores An zugeführt. Das UND-Tor Λ17 erhält an seinem
anderen Eingangsanschluß den Takt Φ4. Da die in dem
Speicherregister in dem ersten Kanal gespeicherte Information eine Falschinformation ist, wird die richtige
Information, d. h. die Information, die das Ergebnis des Vergleiches zwischen der Tastenadresse KA* und den
Adressen in den jeweiligen Kanälen des Tastenadressenspeichers KAM darstellt, nur dann erhalten, wenn
das Vergleichsergebnis in jedem Kanal vom ersten bis elften Kanal dem Koinzidenz-Detektorspeicher EQM w
zugeführt wird, und wenn das Vergleichsergebnis des zwölften Kanals direkt dem ODER-Tor OR? zugeführt
wird. Dies ist der Grund dafür, warum der Takt Φ4 der
UND-Schaltung /417 zugeführt wird.
Wenn das Signal £ EQ bei anstehendem Taktimpuls
Φα »1« ist, erzeugt das UND-Tor An ein »!«-Signal, das
über ein ODER-Tor ORz einem Verzögerungs-Flip-Flop DF2 zugeführt wird. Das Signal wird von diesem
Verzögerungs-Flip-Flop DF2 um eine Kanalzeit verzögert
und über ein UND-Tor A,» auf das ODER-Tor ORi
zurückgekoppelt. Auf diese Weise wird das »1 «-Signal während einer Tastenzeit "es^ichcrt, bis ein nä^h^t^r
Taktimpuls Φ4 der UND-Schaltung Axs über einen
Inverter IN2 zugeführt wird. Die Ausgangs-» 1« des
Verzögerungs-Flip-Flops DFj wird von dem Inverter Ix
invertiert und erzeugt so ein Freigabesignal UNB. Dieses Freigabesignal LWB zeigt an, daß dieselbe
Adresse wie die Tastenadresse KA* nicht in dem Tastenadressenspeicher KAM gespeichert ist, wenn es
»1« ist, und daß dieselbe Adresse wie die Tastenadresse <,o
KA* in dem Speicher KAM bereits gespeichert ist, wenn es »0« ist.
Wie oben schon erläutert, wird die Bedingung (A) während der Erzeugung des Tastendatensignals KD*
geprüft. Anders ausgedrückt: Es wird geprüft, ob das tn
Tastendatensignal ein altes Signal ist, das bereits gespeicher' ist oder ein neues Signal, das noch nicht im
Speicher enthalten ist. Das Freigabesignal UNB, das das Ergebnis der Überprüfung darstellt, wird während der
nächstfolgenden Tastenzeit einem Eingangsanschluß einer UND-Schaltung Ax? zugeführt. Das Tastendatensignal
KD wird um eine Tastenzeit verzögert und einem anderen Eingangsanschluß des UND-Tores Ax? zugeführt.
Es wird daher in einer Tastenzeit unmittelbar vor dem Anlegen des Tastendatensignales KD geprüft, ob
eine Tastenadresse einem bereits in dem Speicher KAM gespeicherten Tastendatensignal KD entspricht. Wenn
das Freigabesignal UNB »1« ist, wird das Tastendatensignal KD über das UND-Tor Ax? einem der Eingangsanschlüsse eines UND-Tores A20 zugeführt Wenn das
Freigabesignal UNB »0« ist, gelangt das Tastendatensignal KDnicht aus dem UND-Tor Ax? heraus.
Um eine neue Tastenadresse in dem Tastenadressenspeicher KAM zu speichern, muß mindestens einer der
zwölf Kanäle des Speichers unbelegt sind. Ein Belegungsspeicher BUM erkennt, ob in dem Tastenadressenspeicher
ein unbelegter Kanal zur Verfügung steht. Der Belegungsspeicher besteht aus einem
12stelligen Schieberegister, das eine »1« einspeichert, wenn ihm ein neues Tastensignal NKD von der
UND-Schaltung 20 zugeführt wird. Dieses »1 «-Signal wird sequentiell und zyklisch in dem Belegungsspeicher
BUM verschoben. Das neue Tastensignal wird gleichzeitig dem Tastenadressenspeicher KAM zugeführt, so
daß dieser die neue Tastenadresse speichert. Dementsprechend wird das Signal »1« einem der Kanäle des
Belegungsspeichers BUM gespeicher:, der dem belegten Kanal des Tastenadressenspeichers KAM entspricht.
Die Inhalte der nicht belegten Kanäle sind »0«. Der Ausgang der letzten Stufe des Belegungsspeichers
BUM zeigt also an, ob dieser Kanal belegt ist oder nicht. Dieses Ausgangssignal wird im folgenden als Belegungssignal
,4/Sbezeichnet.
Dieses Belegungssignal AIS wird einem der Eingangsanschlüsse
des UND-Tores Ax über einen Inverter I2 zugeführt. Wenn das Signal -4/SwO« ist. d. h.
ein bestimmter Kanal ist unbelegt, wird über das UND-Tor Ax das Tastendatensignal als neues Tastensignal
dem Belegungsspeicher BUM zugeführt, woraufhin dieser in seinen entsprechenden Kanal eine »1«
einspeichert. Gleichzeitig wird das Tor G des Tastenadressenspeichers
KAM so gesteuert, daß die Tastenadresse KA von einem Verzögerungs-Flip-Flop DFj in
einen unbelegten Kanal des Speichers KAM eingespeichert wird.
Das Verzögerungs-Flip-Flop DFi verzögert das
Ausgangssignal KA* des Tastenadressengenerators KAG um eine Tastenzeit, so daß eine dem Tastendatensignal
KD entsprechende Tastenadresse synchron mit dem Tastendatensignal KD gespeichert werden kann,
weil das um eine Tastenzeit verzögerte Tastendatensignal KD* dem Tastendatenumsetzer zugeführt wird.
Das neue Tastensignal NKD, das anzeigt, daß eine
bisher nicht eingespeicherte Taste gedrückt worden ist, wird von der UND-Schaltung Λ20 über das ODER-Tor
ORi dem Verzögerungs-Flip-Flop DF2 zugeführt, um
dieses zu setzen und das Freigabesignal UNB wird »0«. Dementsprechend wird der Ausgang des UND-Tores
Λ,9 »0«, wenn das Freigabesignal UNB »0« wird,
wodurch das neue Tastensignal NKD zu »0« umgeschaltet wird. Diese Anordnung stellt sicher, daß die
Tastenadresse KA in nur einem und nicht zwei oder mehreren, unbelegten Kanal des Tastenadressenspeichers
ÄLAMgespeichertwird.
Auf diese Weise werden zwölf Arten von Tastenad^essen
in dem Tastenadressenspeicher KAM gespei-
chert und diese Adressen werden durch den Haupttakt Φι verschoben und die Ausgangssignale der letzten
Stufe werden nacheinander dem Frequenzzahlengeber 4 zugeführt und ferner auf die Eingangsseite des
Speichers KAM zurückgekoppelt, um die Ausgangssignale
zyklisch zu erzeugen. Da der Wechsel jeweils alle 1 μβ erfolgt, erscheint dieselbe Adresse alle 12 \is.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Tasten-Adressen N\ — Bi, die die Noten repräsentieren, dem Frequenzzahlenspeicher
zugeführt werden, und daß die Tasten-Adressen Ki, Ki, die die Tastaturen repräsentieren, dazu
benutzt werden, einen Musikton für die betreffende Tastatur zu erzeugen.
Es sei nun angenommen, daß eine Tastenadresse in dem ersten Kanal gespeichert ist Wenn das Tastendatonsignal
KD einem der Eingangsanschlüsse eines UND-Tores An zugeführt ist, wird dem anderen
Eingangsanschluß des UND-Tores An ein »1 «-Signal
zugeführt, weil in dem ersten Kanal des Koinzidenz-Speichers EQM bereits ein »1«-Signal gespeichert ist.
Das Tastendatensignal KD wird daher von der UND-Schaltung An nur während der dem ersten Kanal
entsprechenden Zeit durchgelassen und in dem ersten Kanal des Anschlagspeichers KOMgespeichert.
Die Speicherung des »1 «-Signales in dem Anschlagspeicher KOM zeigt an, daß einer der Tastenschalter
geschlossen worden ist, was im folgenden als »Anschlagen« bezeichnet wird.
Das Signal »1« des ersten Kanals des Anschlagspeichers KOM wird ferner als Anhall-Startsignal ES einem
Anschluß T\ zugeführt. Dieses Anhall-Startsignal ES wird kontinuierlich erzeugt, bis das Signal »1« des ersten
Kanals des Anschlagspeichers KOM zurückgesetzt ist, wie nachfolgend noch erläutert wird.
Wenn die Taste losgelassen wird, wird das Tastendatensignal nicht mehr erzeugt. Hierdurch wird bewirkt,
daß das von einem Inverter /Ni erzeugte »1 «-Signal einem der Eingangsanschlüsse eines UND-Tores Λ71
zugeführt wird. Das Koinzidenzsignal EQ wird immer noch dem anderen Eingangsanschluß des UND-Tores
Aj\ zugeführt. Dementsprechend wird ein »1«-Signal in dem ersten Kanal eines Austastspeichers KFM gespeichert.
Der Inhalt des ersten Kanals wird in dem
Austastspeicher KFM schrittweise weitergeschoben und aus der letzten Speicherstelle als »1«-Signal
ausgespeichert. Dies ist das »1«-Signal, das einem Anschluß Ti zugeführt wird und den Austastzustand
(Beendigung des Niederdrückens der Taste) darstellt und im folgenden als Abkling-Startsignal DIS bezeichnet
wird.
Der Inhalt der Speicher des Tastendatenumsetzers 3 wird dadurch gelöscht, daß an den Eingangsanschluß
des ODER-Tores OR22 ein Zählendesignal DFangelegt
wird, das von einem noch zu erläuternden Hüllkurvenzähler 13 erzeugt wird, wenn die Ausgabe der
Hüllkurven-Wellenform beendet ist. Das Ausgangssignal der ODER-Schaltung OR22 wird ferner als Löschsignal
CC zum Löschen sämtlicher Zähler verwandt. Ein Eingangssignal /Cdes ODER-Tores OR22 ist gleichzeitig
Eingangssignal zum Rücksetzen der jeweiligen Speicher und Zähler in ihrem Anfangszustand beim Einschalten
der Stromversorgung.
III. Frequenzinformationsgenerator
F i g. 5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild des
Frequenzzahlengebers 4. Der Frequenzzahlengeber enthält den Frequenzzahlenspeicher 10 und die
Umsetzerschaltung 11. Das Abweichungssignal Vx1 bis
Vxn wird mit der Grundfrequenzzahl Fi bis Fm in einem
Multiplizierer 13 multipliziert, um eine digitale Frequenzmodulation durchzuführen. Das Ergebnis der
Multiplikation wird in einem Ausgabeschieberegister 15 im time-sharing-Betrieb ausgegeben.
Der Frequenzzahlenspeicher 10 speichert mehrere Frequenzzahlen entsprechend den jeweiligen Tasten-Adressen
und erzeugt jeweils die Grundfrequenzzahl Fi bis F.« für eine bestimmte Tastenadresse (eine Kombination,
ausgewählt aus M, N2, N3, ΝΆ, B\ und B2), wenn
diese Tastenadresse ansteht.
Die Frequenzzahl für jede Frequenz besteht aus einer Anzahl von Bits, z. B. 14 bei diesem Ausführungsbeispiel.
Eines der 14 Bits bildet einen Ganzzahl-Bereich, und die übrigen Bits, z. B. 13, bilden einen Bruchzahl-Bereich.
Die folgende Tabelle I zeigt ein Beispiel der Tasten Ci, C2, C3, C4, Qy, Cs, Di und ^entsprechenden Frequenzzahlen.
Ganzzahl-Bereich 14
zahl | F]-F]. | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | F-Zahl (dezimal) |
4 | o | 0 | 0 | 1 | 1 | Q | 1 | 0 | 1 | 1 | η | η | ||
Bruchzahl-Bereich | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | ||
13 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | nm„„ | |
η | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0,104650 | |
0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0,209300 | |
0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0,418600 | |
0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,837200 | |
1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0,995600 | |
1 | 1.054808 | |||||||||||||
0 | 1,674400 | |||||||||||||
1 |
C1 | 0 |
C2 | 0 |
C3 | 0 |
Q | 0 |
C5 | 0 |
Df | 0 |
E5 | 1 |
Q | 1 |
In dieser Tabelle stellt die F-Zahl die Grundfrequen- einem Musikton mit normaler Tonhöhe entspricht, ohne
zinformation Fi bis FH in Dezimsischreibweise dar, 65 daß irgendein Gleiteffekt hinzugesetzt würde. Es sei
wobei die höchstwertige Stelle Fm in dem Ganzzahl-Be- angenommen, daß die Wellenform des zu erzeugenden
reich liegt Musiktones in 64 analogen Muster-verten an 64
Die Grundfrequenzzahl wird so bestimmt, daß sie Musterste'len gespeichert ist, und d^ß die Fr^ouenz des
zu erzeugenden Tones durch / repräsentiert ist Die Frequenzzahl Fergibt sich durch folgende Gleichung:
F= 12 κ 64 χ /x 10-8.
Wenn eine Tastenzeit 12 μ5 beträgt ist die Anzahl der
pro Sekunde in den Frequenzzählern 5a bis 5c
akkumulierten Ereignisse ^5 :<
106.
Diese Frequenzzahl F wird in dem Speicher 10 entsprechend der zu erzielenden Frequenz /"gespeichert ;o
und dies bildet die Grundfrequenzzahl F1 bis Fi«, wie sie
in der Tabelle I aufgeführt ist
Die Umsetzerschaltung 11 erzeugt ein Abweichungssignal Vx\ bis Kt1], das dazu benutzt wird, einen zu
reproduzierenden Musikton mit einer Frequenz zu versehen, die sich während einer bestimmten Zeitspanne
schrittweise ändert und dadurch einen Gleiteffekt erzeugt Die Größe der Frequenzänderung in jeder
Stufe ist so klein, daß der Hörer eine kontinuierliche Änderung wahrnimmt Diese Frequenzänderung erzielt
man dadurch, daß der Wert der Grundfrequenzzahl F1 bis Fu während eines bestimmten Zeitintervalls stufenweise
geändert wird. Zur Erzeugung derartiger Frequenzänderungen wird das Abweichungssignal V*i
bis Kt1, als Anteil (Bruchzahl) an der Grundfrequenzzahl
Fi bis Fh dargestellt. Dieses Verhältnis, d.h. das
Abweichungssignal, ändert sich in Abhängigkeit von der Zeit entsprechend den Adressen eines Gleitsignals K
bis V6, wie noch erläutert wird. Das Abweichungssignal Kri bis Km ist demnach eine Funktion mit dem jo
Gleitsignal V1 bis V6 als Variable. Das Signal, mit dem
das Abweichungssignal Kn bis Kt11, das von der Umsetzerschaltung 11 ausgegeben wird, gesteuert wird,
wird als Gleitsteuersignal GL bezeichnet Das Gleitsteuersignai GL wird durch manuelle Betätigung eines
Gleitschalters eingestellt. Die Funktion kann entweder, ausgehend von einer höheren Frequenz, auf die
Grundfrequenz abfallen oder, ausgehend von einer niedrigeren Frequenz, auf die Grundfrequenz ansteigen.
Die Umsetzerschaltung 11 kann auf verschiedene Weise konstruiert sein; sie muß nur imstande sein, das
Abweichungssignal Vn bis Vr11 in Form der oben
erläuterten Funktion zu erzeugen. Beispielsweise kann die Umsetzerschaltung 11 einen Speicher enthalten, in
den eine bestimmte Funktion eingespeichert ist, und die Abweichungsfunktion Kt1 bis Kt11 kann entsprechend
der Adresse des Gleitsignals V1 bis V111 und des
Gleitsteuersignals GL ausgelesen werden.
Der Multiplizierer 13 führt digital eine Frequenzmodulation der Grundfrequenzzahl F1 bis F^ durch, indem
er die Grundfrequenzzahl Fi bis FH mit dem Abweichungssignal
K1 bis KrI1 multipliziert und dadurch die
mit dem Gleiteffekt versehene modifizierte Frequenzzahl erzeugt. Als Multiplizierer 13 kann ein konventioneller
Digital-Multiplizierer verwendet werden. Beispielsweise kann der Multiplizierer ein (nicht dargestelltes)
Multiplikator-Schieberegister enthalten, das die Abweichungsinformation K1 bis Kr11 vorübergehend
speichert und, beginnend mit der höchstwertigen Stelle, getaktet durch den Haupttakt Φι, ein Einzelsignal w)
ausgibt Ferner kann ein (nicht dargestelltes) Multiplikanten-Schieberegister vorgesehen sein, das die Grundfrequenzzahl
Fi bis F\t als Multiplikant speichert und
parallele Ausgangssignal0 erzeugt, während der Multiplikant
sequentiell von der niedrigstwertigen Stelle bis h5 zur höchstwertigen Stelle, gesteuert durch den Haupttakt
Φ,, verschoben wird. Ein (nicht dargestellter) Ziffernmultiplizierer besteht aus einer logischen Schaltung
zur Multiplizierung des einer einzelnen Ziffer entsprechenden Ausgangssignals des Multiplikator
Schieberegisters mit den Ausgangssignalen des Multipli kanten-Schieberegisters. Dieser Ziffernmultiplizierer
erzeugt für jede Ziffer ein Produkt aus Multiplikator und Multiplikant Der Multiplizierer 13 kann ferner
einen Addierer und ein Akkumulatorregister (beide nicht dargestellt) enthalter. Die Produkte der einzelnen
Ziffern werden von dem Addierer zur Erzeugung eines Partia'produktes zusammengezählt Dieses Partialpro
dukt wird vorübergehend in dem Akkumulator-Schiebe register gespeichert Die Addition des jeweiligen
Ziffernproduktes und des Partialproduktes wird wieder holt um schließlich das Gesamtprodukt a\ bis au zu
erzeugen.
Ferner kann der Multiplizierer ein Verzögerungs· Flip-Flop (nicht dargestellt) enthalten, das vorüberge
hend (für 1 μβ) ein Übertragungssignal festhält, um
sicherzustellen, daß in der Addition die Weitergabe eines Übertrages stattfindet.
Ein digitaler Multiplizierer führt die Multiplikation durch wiederholte Addition durch und wenn Multiplika
tor und Multiplikant aus zahlreichen Stellen bestehen muß die für die Wiederholung der Addition und die
Übertragungswi. Vergabe bis zur Beendigung einer
Einzelmultiplikation erforderliche Zeit berücksichtig werden. Zur Durchführung einer exakten Multiplikation
ist es unerläßlich, daß die für die Multiplikation erforderliche Zeit mit dem Betrieb des gesamten
Systems synchronisiert wird. Ein Synchronsignalgenera tor 16 synchronisiert die verschiedenen Komponenten
des Frequenzstrahlengebers 4.
Der Synchronsignalgenerator 16 erzeugt einen Synchronisierimpuls SyI, der zur Synchronisierung
zwischen einem Eingangssignal des Frequenzzahlen Speichers 10 und einem Eingangssignal der Umsetzer
schaltung 11 benutzt wird, und einen Synchronisierim puls Sy6, der zur Synchronisierung des Eingangssignals,
das von dem Frequenzzahlenspeicher 10 zum Multipli zierer 13 geliefert wird, mit dem Eingangssignal der
Umsetzerschaltung 11 benutzt wird, einen Synchronisierimpuls
Sy 25, der zur Ausgabe eines Ergebnisses einer Multiplikation aus dem Multiplizierer 13 benutzt
wird, wenn die für die Multiplikation erforderliche Zeit seit dem Anlegen eines Eingangsimpulses mittels de
Synchronisierimpulses Sy 6 verstrichen ist, und eines Signals Sy25, das die entgegengesetzte Polarität hat
wie das Signal Sy 25 und zur Löschung des Multiplizie rers 13 benutzt wird.
Bei der Bestimmung des Zeitintervalls zwischen den Synchronisierimpulsen SyI und Sy6 wird die Opera
tionszeit des Frequenzzahlenspeichers 10 und der Umsetzerschaltung 11 berücksichtigt, und bei der
Bestimmung des Zeitintervalls zwischen den Synchroni sierimpulsen Sy 6 und Sy 25 wird die Operationszeit des
Multiplizierers 13 berücksichtigt Es sei nun angenom men, daß die Maximalzahl der gleichzeitig zu erzeugen
den Musiktöne 12 beträgt. Der Synchronsignalgenerator 16 enthält ein 25 Bit-Schieberegister SR 1 mit einem
Eingang und paralleler Ausgabe, ein ODER-Tor O/?4,
das an die Ausgänge der ersten bis vierundzwanzigsten Stelle des Schieberegisters SR 1 angeschlossen ist, und
Inverter h und /5. Der Inhalt des Schieberegisters SR 1
wird, gesteuert durch den Takt Φι, in jeweils 1 μϊ um
eine Stelle weitergeschoben, und der Ausgang der fünften Stelle wird als Synchronisierimpuls Sy6 benutzt
Der Ausgang der vierundzwanzigsten Stelle dient zur Erzeugung des Synchronisierimpulses Sy 25 und der
Ausgang der fünfundzwanzigsten Stelle zur Erzeugung des Synchronisierimpulses Sy 1. Die Beziehung zwischen
den jeweiligen Impulsen Sy 1, Sy6, Sy 25 und
Sy 25 sind in F i g. 6(c) bis 6(f) abgebildet. F i g. 6{a) zeigt
die Kanalzeit
Eine Abtast- und Halteschaltung 9a hält die Tastenadresse Ni bis B^ während einer Impulsperiode
der Synchronisierimpulse Sy 1 (d. h. 25 us) gespeichert und liefert diese gespeicherte Tastenadresse an den
Frequenzzahlenspeicher 10, bis der nächste Impuls Sy 1 kommt Eine Abtast- und Halteschaltung 9Z>
hält in gleicher Weise das Gleitsignal V1 bis V6 und das
Gleitsteuersignal GL während einer Impulsperiode des Syiichronisierimpulses Sy 1 und liefert diese Signale an
die Umsetzerschaltung 11, bis der nächste Impuls Sy 1 kommt
Eine erste Torschaltung 12a besteht aus mehreren UND-Schaltungen, von denen jede an einem Eingang
mit einer entsprechenden Ausgangsstelle Fi bis FH des
Frequenzzahlenspeichers 10 verbunden ist und an ihrem zweiten Eingang den Synchronisationsimpuls Sy 6
empfängt.
Eine zweite Torschaltung \2b besteht in gleicher
Weise aus mehreren UND-Schaltungen, von denen jede mit einem Eingang an die entsprechende Ausgangsstelle
V1) bis Vrii der Umsetzerschaltung 11 angeschlossen ist.
Diese Torschaltungen 12a und 12b liefern bei Ankunft des Synchronimpulses Sy6 die Frequenzzahl Fi bis Fj4
und das Abweichungssignal V11 bis V»n an den
Multiplikanteneingang bzw. den Multiplikatoreingang des Multiplizierers 13.
Eine dritte Torschaltung 14 enthält UND-Tore Λ2ι bis
Am, von denen jedes mit einem Eingang an die
entsprechende Ausgangsstelle des Multiplizierers 13 angeschlossen ist, während der andere Eingang den
Synchronisierimpuls Sy 25 empfängt. Ferner enthält die Torschaltung 14 UND-Tore A35 bis A»g, von denen jedes
mit einem Eingang ein Rückkopplungssignal von der letzten Stufe eines entsprechenden Schieberegisters
von der Ausgangsschieberegistergruppe 15 erhält und am anderen Eingang das Signal Sy 25 empfängt, das die
entgegengesetzte Polarität des Synchronisierimpulses Sy 25 aufweist. Ferner enthält die Schaltung 14
ODER-Tore ORs bis OR\& von denen jedes die
Ausgangssignale entsprechender UND-Tore Λ21 bis Am
und A35 bis Ats empfängt. Wenn die dritte Torschaltung
14 den Synchronisierimpuls Sy 25 empfängt, liefert sie Signale a\ bis an, die die Ergebnisse der in dem
Multiplizierer 13 durchgeführten Multiplikation darstellen (d. h. frequenzmodulierte Frequenzzahl Fm\ bis Fmu)
an die jeweiligen Eingänge der Schieberegister der Ausgangsschieberegistergruppe 15. Wenn der Synchroniserimpuls
Sy 25 nicht an die dritte Torschaltung 14 gelegt ist, laufen die Ausgangsdaten der Schieberegistergruppe
15 weiter um. Jedes Schieberegister der Gruppe 15 hat zwölf Wörter (von denen jedes 14 Bit
aufweist) und wird im Takt der Impulsfolge Φ, weitergeschoben.
Die Ergebnisse der Multiplikation für jeden Kanal (d. h. jede Taste oder jeden Ton), die von dem
Multiplizierer 13 errechnet worden sind, werden sequentiell mit einem Intervall von 25 μ5 pro Kanal (d. h.
eine Taste oder einen Ton) ausgegeben. Dementsprechend werden 300 μϊ benötigt, bevor die Ergebnisse der
Multiplikation für alle zwölf Kanäle ausgegeben worden sind. Anders ausgedrückt: die Ergebnisse der Multiplikation
für die jeweils in der Schieberegistergruppe 15 eesDeicherten Kanäle werden von den Ausgängen des
Multiplizierers 13 alle 300 μ$ neu geschrieben. Ferner
liefert die Ausgangsschieberegistergruppe 15 sequentiell die Resultate der Multiplikation für die jeweiligen
Kanäle (d h. die Frequenzinformation Fn,. bis Fmu) an
die Bruchzahlzähler und Ganzzahlzähler 5a bis 5c mit einem Intervall von 1 μ5 pro Kanal, so daß eine
time-sharing-Steuerung des Instruments vorgenommen werden kann.
IV. Erzeugung der Gleitsignale
Vor der Erläuterung der Funktion des Frequenzzahlengenerators 4 soll die Erzeugung der Gleitsigna'.e Vi
bis Vb und der Gleitsteuersignale GLerläutert werden.
F i g. 7 zeigt eine Ausführungsform des Gleitsignalgenerators 7, mit dem das Gleitsignal individuell für Jede Tastatur gesteuert wird. Der Gleitsignalgenerator 7 enthält eine Taktauswahlschaltung 71 und einen Zähler 72. Die Taktauswahlschaltung 71 entspricht dem schon erläuterten Taktgenerator 7a, und der Zähler 72 entspricht dem schon erläuterten Zähler Tb. Die anderen Baugruppen entsprechen dem oben erwähnten Gleitsteuerteil 7c
F i g. 7 zeigt eine Ausführungsform des Gleitsignalgenerators 7, mit dem das Gleitsignal individuell für Jede Tastatur gesteuert wird. Der Gleitsignalgenerator 7 enthält eine Taktauswahlschaltung 71 und einen Zähler 72. Die Taktauswahlschaltung 71 entspricht dem schon erläuterten Taktgenerator 7a, und der Zähler 72 entspricht dem schon erläuterten Zähler Tb. Die anderen Baugruppen entsprechen dem oben erwähnten Gleitsteuerteil 7c
Zur manuellen Einstellung der Gleitsteuerung dient ein gemeinsamer Gleitsteuerschalter GSund, wenn eine
rs Gleitsteuerung für jede Tastatur einzeln durchführbar
sein soll, eine Datenauswahlschaltung 73 mit Schaltern SS, SU, SL und SPfür jede der Tastaturen.
Beim Einschalten des gemeinsamen Schalters GS wird eine UND-Schaltung A*9 durchgeschaltet und der
jo von der Taktauswahlschaltung 71 gelieferte Takt wird
von dem Zähler 72 gezählt. Wenn der Zählerstand einen bestimmten Wert erreicht hat, wird die UND-Schaltung
A50 durchgeschaltet und die UND-Schaltung A49
gesperrt, wodurch die Zählung des Zählers 72 gestoppt wird. Durch die Frequenz der von dem Zähler 72
gezählten Zählimpulse wird daher die Zeitspanne, während der oer Gleiteffekt erzeugt werden soll (im
folgenden als »Gleitzeit« bezeichnet) bestimmt. Die Geschwindigkeit der Frequenzänderung eines Musiktones
wird daher durch die Taktimpulsfolge bestimmt.
Von einem Signaloszillator für das Solomanual SO, einem Signaloszillator für das obere Manual UO, einem
Signalosziliator für das untere Manual LO und einem Signaloszillator für die Pedaltastatur PO werden
Signale bestimmter Frequenzen und von geeigneter Wellenform (z. B. Rechteckwellen) erzeugt. Wenn
beispielsweise die Gleitzeit 1 Sekunde beträgt und der Zähler 72 64 Zählstellen hat und der Ausgang seiner
letzten Zählstelle mit der UND-Schaltung A50 verbunden
ist, beträgt die Frequenz dieser Signale etwa 64 Hz.
Ein Ausgangssignal »1« des Signaloszillators SO für
das Solomanual wird einem Verzögerungs-Flip-Flop DF4 zugeführt. Das Verzögerungs-Flip-Flop DFt,
erezugt ein »1 «-Signal, sobald es einen Anfangstasten-Taktimpuls Φ2 empfängt Dieses »1«-Signal wird einem
UND-Tor As\ und außerdem einem Verzögerungs-Flip-Flop
DFs zugeführt. Der Ausgang des Verzögerungs-Flip-Flops DFi ist zu dieser Zeit »0« und dieses Signal
»0« wird in einem Inverter /4 invertiert und danach dem UND-Tor Λ51 als »1 «-Signal zugeführt, das das
UND-Tor Λ51 durchschaltet. Die UND-Schaltung As\
erzeugt daher »!«-Signal. Danach, wenn einTaktimpu's
Φ2 an das Verzögerungs-Flip-Flop DFs angelegt wird,
wird das Ausgangssignal des Verzögerungs-Flip-Flops
h5 DFs »1« und die UND-Schaltung As\ erzeugt demnach
»0«-Signal. Die Verzögerungs-Flip-Flops DFf1 bis DFn
(nicht dargestellt), die Inverter INi bis INa (nicht
dargestellt) und die UND-Schaltungen AN2 bis ΛΜ
(nicht dargestellt) arbeiten in gleicher Weise. Die UND-Tore A5\ bis A» erzeugen daher von der Zeit, zu
der die Ausgänge der Oszillatoren SO bis PO von »0«
auf »1« gegangen sind und als Antwort auf den Tastentaktimpuls Φ2 Impulssignale mit einer Tastenzeit
(12 μ$). Die Perioden dieser Impulssignale entsprechen
den Frequenzen der jeweiligen Oszillatoren. Dies liegt daran, daß die maximale Anzahl von Musiktönen, die
gleichzeitig erzeugt werden sollen, bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 12 beträgt
Der der Tastatur der gedrückten Taste entsprechenden Ausgang wird aus den Ausgängen der UND-Schaltungen
Asi bis /4s4 ausgewählt Das Tastatursignal Ki
und K2 wird dem Dekoder D3 zugeführt und an der der
Tastatur entsprechenden Ausgangsleitung wird ein »1«-Signal erzeugt An die UND-Schaltung Ass wird ein
das Solomanual SO repräsentierendes Signal gelegt an die UND-Schaltung Ast wird ein das obere Manual UO
repräsentierendes Signal gelegt an die UND-Schaltung Λ57 wird ein das untere Manual LO repräsentierendes
Signal gelegt und an die UND-Schaltung Ass wird ein die Pedaltastatur PO repräsentierendes Signal gelegt
Die UND-Schaltungen Λ55 bis Aa erhalten außerdem
die Ausgangssignale der UND-Schaltungen A5\ bis Λ54
und an die UND-Schaltung /4,9 wird über ODER-Schaltung
OR\9 ein »1 «-Signal (ein Taktimpuls zur Erzeugung
des gewünschten Gleiteffektes) gelegt, wenn eine der UND-Schaltungen Ass bis Ass durchgeschaltet ist
Die Anschlüsse der Schalter SS, SU, SL, SP sind
jeweils mit den Eingängen der entsprechenden UND-Schaltungen /4s9 bis Abi verbunden. Die anderen
Eingänge der UND-Schaltungen Λ59 bis A62 sind mit
Ausgangsleitungen des Dekodierers Da verbunden, von
denen jede einer der Tastaturen entspricht. Das Tastatursignal Ku Ki wird sowohl dem Dekodierer Da
als auch dem Dekodierer Eh zugeführt. Wenn ein Gleiteffekt erzeugt werden soll, wird der Schalter für
die ausgewählte Tastatur betätigt und danach der gemeinsame Gleitschalter GS eingeschaltet
Es sei angenommen, daß der Schalter SU für das obere Manual eingeschaltet ist. Die UND-Schaltung Am
wird nun durchgeschaltet, indem der gemeinsame Gleitschalter GS betätigt wird. Dementsprechend
erzeugt die UND-Schaltung 60 ein »!«-Signal, wenn sie das Tastatursignal K\, K2, das dem oberen Manual
entspricht, empfängt. Dieses »1 «-Signal wird über eine ODER-Schaltung OR22 einem Schieberegister SR2 und
über eine ODER-Schaltung OR2\ einem Schieberegister
SRj zugeführt Die Schieberegister SR2 und SR3 sind
Serien-Schieberegister mit 12 Bit und werden von dem Haupttakt Φι getaktet Ein in eines der Schieberegister
eingegebenes Eingangssignal erscheint nach einer Tastenzeit (12 \is) am Ausgang.
Das Ausgangssignal »1« des Schieberegisters SR2
wird von einem Inverter 8 invertiert und sperrt daher eine UND-Schaltung G1 des Zählers 72. Der Zähler 72
enthält einen Addierer ADi, ein Schieberegister SRa mil
12 Wörtern zu je 6 Bit und eine Torschaltung Gu Die
Resultate der Addition des Addierers AD] werden in jeder Tastenzeit einem entsprechenden Kanal des
Schieberegisters SRa zugeführt, wobei die Taktimpulse für 12 Töne im time-sharing-Betrieb gezählt werden.
Die nachfolgende Erläuterung ist auf lediglich einen Kanal beschränkt. Der von dem Zähler 72 gezählte
Wert (d. h. Gleitsignale Vi bis Vt) wird »0«, wenn das
Ausgangssignal des Inverters Ig »0« wird, wodurch die
Torschaltung Gi zu einem Zeitpunkt fo gesperrt wird,
wie aus Fig.8(a) hervorgeht. Wenn der gemeinsame Gleichschalter GS abgeschaltet wird (normalerweise
wird ein selbstrückstellender Schalter als Schalter GS verwendet) und das Ausgangssignal der ODER-Schaltung
ORx dadurch »0« wird, wird der Ausgang des Inverters h eine Tastenzeit später »1«, wodurch die
Toi schaltung G, geöffnet wird. Dieser Zeitpunkt ist mit
ti bezeichnet
Während der Zeitspanne, zwischen den Zeitpunkten 7J und fi, wird auch von dem Schieberegister SRi ein
»1 «-Signal erzeugt, so daß die UND-Schaltung Aa% den
Taktimpuls an einen Eingangsanschluß Q des Addierers ADi abgibt Da jedoch die Torschaltung Gi gesperrt ist,
ist das Signal am Zählausgang während dieses Intervalls gleich »0«.
Das Ausgangssignal des Schieberegisters SR3 wird
übe·- eine UND-Schaltung A63 und ein ODER-Tor OR2x
auf den Eingang rückgekoppelt Die UND-Schaltung A63 empfängt an ihrem anderen Eingangsanschluß ein
»1«-Signal über eine UND-Schaltung Aso und einen
Inverter /9, wenn eines der Ausgangs-Bits der Endstelle des Schieberegisters SRa »0« ist Dementsprechend
empfängt der betreffende Kanal des Schieberegisters SR3 in jeder Tastenzeit ein Zirkulationssignal »1«, selbst
nachdem der Schalter GS abgeschaltet worden ist. Die UND-Schaltung Aas leitet das Signal weiter durch, selbst
nachdem der Schalter GS geöffnet worder, ist und die
Zähloperation des Zählers 72 beginnt von. Zeitpunkt tx
an. Wenn die Taktauswahlschaltung 71 63 Taktimpulse vom Zeitpunkt ii ab abgegeben hat, steht am
Zähiausgang des betreffenden Kanals die Zahl 63 an und alle Bit-Ausgänge werden »1«. Hierdurch wird die
UND-Schaltung Aso durchgeschaltet und die UND-Schaltung A63 gesperrt. Das Ausgangssignal des
Schieberegisters SR3 wird eine Tastenzeit später »0«.
Diese Zeit wird als der Zeitpunkt t2 bezeichnet. Die
UND-Schaltung A« wird nach dem Zeitpunkt (2 nicht
durchgeschaltet, so daß der Taktimpuls nicht an den Zähler ADx gelangt und der Zählausgang 63 bis zum
nächsten Einschalten des gemeinsamen Gleitschalters GSbeibehalten wird.
Die Ausgangssignale Vi bis V6 des Zählers 72 werden
der Umsetzerschaltung 11 als Gleitinformation zugeführt. Der Ausgangswert des Schieberegisters SR3 wird
der Umsetzerschaltung 11 ebenfalls zugeführt, und zwar als Gleitsteuersignal GL, das in F i g. 8(b) dargestellt ist.
Die obige Erläuterung erfolgte an lediglich einem
Kanal. Die Operation ist bei einem Multi-Kanal-Gerät,
wie bei der vorliegenden Ausführungsform, genau die gleiche, weil die Schieberegister SR2, SR3 und SRt durch
den Haupttaktimpuls Φι zueinander synchronisiert sind. Wenn die Gleitsteuerung für jede Tastatur einzeln
durchgeführt wird, braucht der Taktimpulsselektor 71 nur eine Art von Taktimpulsen zu erzeugen, und die
Datenauswahlschaltung 73 ist entbehrlich.
V. Erzeugung des Abweichungssignals V1, bis V,,,
Wenn das Abweichungssignal VxX bis V,n die Form
einer Funktion hat, die, ausgehend von einer Frequenz, die um 112 Cent tiefer liegt als die Grundfrequenz, bis
auf die Grundfrequenz ansteigt, kann die Umsetzerschaltung 11 entsprechend F i g. 9 konstruiert sein.
Ein Cent ist ein Intervall von 1/100 eines Halbtones der gleichmäßig temperierten Skala. Demnach ist ein
h5 Ton, der 100 Cent unterhalb der Note Cf liegt, gleich Cx.
Das Gleitsignal, das als ein Verhältnis zu der Grundfrequenzzahl F bis F4 dargestellt wird, wird in
einen Ganzzahl-Bereich und einen Bruchzahl-Bereich
unterteilt Die Größe Vm, die der höchstwertigen Stelle
entspricht, ist dem Ganzzahl-Bereich zugeordnet und der Rest der Information ist dem Bruchzahl-Bereich
zugeordnet
In der Umsetzerschaltung 11 nach Fig.9 wird das
Gleitsignal Vi bis V6 UND-Schaltungen A& bis A69
zugeführt, die an ihren anderen Eingängen jeweils das Gleitsteuersignal CL empfangen. Die Ausgänge der
UND-Schaltungen Λ« bis Α& werden die niedrigwerti-
gen Stellen Vxl bis Vj6 des Abweichungssignals und das
Gleitsteuersignal GL wird direkt für die höherwertigen Stellen Vx? bis Vr10 ausgegeben. An der höchstwertigen
Stelle VxU wird ein Signal ausgegeben, das durch
Invertieren des Gleitsteuersignals GL in einem Inverter /ίο erzeugt wird.
Dementsprechend wird das in Tabelle Il dargestellte Abweichungssignal Vn bis Vrn als Antwort auf das
Gleitsignal Vi bis Ve erzeugt
Tabelle Π | V6 | Ki | K1 | "3 | Vi | V1 | Abweichungssignal | Kv, | ο -Vx, | 1 1 | Vx6-Vx ι | O | O | O | O |
Gleitsignal | O | O | O | O | O | O | KvIl | 1 | 1 | 1 1 ( | D O | O | O | O | 1 |
Adresse | O | O | O | O | O | 1 | O | 1 | 1 | I 1 | 3 O | O | ρ | 1 | O |
O | O | O | ρ | O | 1 | O | O | 1 | 1 | 1 1 ( | 3 O | 1 | 1 | 1 | 1 |
1 | O | O | 1 | 1 | 1 | 1 | p | 1 | 1 | 1 1 ( | 3 O | O | ρ | O | O |
2 | O | 1 | ρ | O | O | O | O | 1 | 1 | 1 1 ( | 3 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
15 | p | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | p | 1 | 1 | 1 1 | 3 1 | O | O | O | O |
16 | 1 | O | O | O | O | O | O | 1 | 1 | 1 | I O | O | ρ | O | 1 |
31 | 1 | O | ρ | O | O | 1 | O | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | O |
32 | 1 | O | 1 | 1 | 1 | O | ρ | 1 | 1 | 1 | 1 O | 1 | 1 | 1 | 1 |
33 | 1 | O | 1 | 1 | 1 | 1 | O | 1 1 |
1 | 1 | O | O | ρ | O | O |
46 | 1 | 1 | ρ | O | O | O | O | 1 | ] | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | O |
47 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | O | ρ | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
48 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | O | 1 | 1 | 1 | |||||
62 | O | ||||||||||||||
63 | |||||||||||||||
Aus der Tabelle ersieht man, daß die höchstwertige Stelle Vxii (Ganzzahl-Bereich) des Abweichungssignals
stets »0« ist wenn das Gleitsteuersignal GL gleich »1« ist und daß dann alle höherwertigen Stellen V,? bis V,,o
das Signal »1« führen. Die UND-Schaltungen Aw bis Am
sind durchgeschaltet und geben den Wert des Gleitsignals Vj bis V6 an die niedrigstwertigen Stellen
Vri bis ν* ab. Wenn das Gleitsteuersignal GL »0« ist, ist
nur ein Signal der höchstwertigen Stelle VxU gleich »1«
und die Signale der übrigen Stellen Vn bis Vti0 sind
sämtlich »0«. Dies zeigt an, daß das Verhältnis der Frequenzänderung gleich »1« ist, d.h. daß ein
Gleiteffekt nicht gegeben ist, wenn das Gleitsteuersignal GL gleich »0« ist
Bezugnehmend auf Tabelle II ist der Wert des Abweichungssignals gleich 0,9375 in Dezimalschreibweise,
wenn das Gleitsignal bei Adresse 0 liegt. Dieser Wert ergibt eine Frequenzänderung von —112 Cent
gegenüber der Grundfrequenzzahl /m bis Fu. Bei
Adresse 16 beträgt der Wert des Abweichungssignals 0,9531 in Dezimalschreibweise, was eine Frequenzänderung
von —83 Cent gegenüber der Grundfrequenzzahl ergibt Auf diese Weise nähert sich der Wert des
Abweichungssignals graduell dem Wert der Grundfrequenzzahl in dem Maße, wie der Wert des Gleitsignals
Vi bis Vt ansteigt. Der Wert des Abweichungssignals an
der dreiundsechzigsten Adresse beträgt 0,9990, was eine Frequenzänderung in der Größenordnung von nur - 0,5
Cent ergibt Nachdem das Gleitsignal V, bis V6 gleich 63
Eeworden ist, wird das Gleitsteuersignal GL zu »0«, wie oben schon beschrieben wurde, und das Abweichungssignal
V*i bis Vm wird 1. Es wird überhaupt keine
Frequenzänderung erzeugt. In der oben beschriebenen Weise wird das Abweichungssignal Vn bis Vm
entsprechend dem Gleitsignal V1 bis V6 und dem
Gleitsteuersignal GL in Form einer Funktion erzeugt wie F i g. 8(c) zeigt Da der Zählaufgang des Zählers 72
»0« ist und das Signal GL während des Intervalls zwischen den Zeitpunkten u>
bis h gleich »1« ist, ist der Wert des Abweichungssignals gleich 0,9375, entsprechend
— 112 Cent Der Wert des Abweichungssignals
steigt graduell an (genau genommen steigt er stufenförmig an), bis er zum Zeitpunkt i2 gleich 1 wird, wenn die
Erzeugung des Gleiteffektes beendet wird. Der Wert der Gleitinformation Vx\ bis Vm ändert sich in 64
Schritten entsprechend der jeweiligen Adresse, bevor eine Runde des Gleiterzeugungsprozesses beendet ist
Demnach ändert sich der Wert des Abweichungssignals Vri bis V1H etwa alle 15,6 ms, wenn die Gleitzeit etwa 1
Sekunde beträgt
Der Bereich der Frequenzänderung ist nicht auf die Größenordnung von 100 Cent beschränkt, sondern kann
auch einige 100 Cent oder einige 20 Cent betragen. Die Umsetzerschaltung U kann aus geeigneten logischen
Schaltungen oder einem Festwertspeicher aufgebaut sein.
Vl. Erzeugung der Frequenzzahl Fmi bis Fmu
Die Erzeugung der Frequenzzahl Fm, bis FraM wird im
folgenden unter Bezugnahme auf F i g. 5 und 6 erläutert.
Es sei angenommen, daß der Synchronisierimpuls SyI den Abtast- und Halteschaltungen 9a und 9b
zugeführt wird, wenn die Tastenadresse N\ bis Ki des
ersten Kanals von dem Tastendatenumsetzer 3 erzeugt wird, wie F i g. 6(a) zeigt.
Das Gleitsignal Vi bis V6 und das Gleitsteuersignal
GL sind zu dieser Zeit ebenfalls Information einer Tastatur entsprechend der Tastenadresse N\ bis K2 des
ersten Kanals. Als Antwort auf eine solche Information wird das Abweichungssignal VGn bis Kn in der
Umsetzerschaltung 11 erzeugt, und die Grundfrequenzzahl
Fi bis Fu aus dem Frequenzzahlenspeicher 10 ausgelesen. Da die erste und die zweite Torschaltung
12a, 12h von dem Synchronisierimpuis Sy 6 aufgesteuert
werden, erfolgt die Erzeugung des Abweichungssignals VGn bis VxM und das Auslesen der Grundfrequenzzahi F\
bis Fh innerhalb von 5 μβ, wie F i g. 6(g) zeigt. Hierdurch
ist sichergestellt, daß ausreichend Antwortzeit für den Frequenzzahlenspeicher 10 und die Umsetzerschaltung
11 zur Verfügung steht. Als Folge davon kann ein Festwertspeicher mit niedriger Operationsgeschwindigkeit
in dem Frequenzzahlenspeicher 10 verwendet werden und die Umsetzerschaltung 11 kann dementsprechend
kompakt und mit relativ geringem Kostenaufwand hergestellt werden.
Beim Auftreten des Synchronisierimpulses SY6 wird das Abweichungssignal Vx] bis V»u in den Multiplikator-Schieberegistern
des Multiplizierers 13 und die Grundfrequenzzahl Fi bis F,4 in dem Multiplikanten-Schieberegister
des Multiplizierers 13 gespeichert. Die Multiplikation wird während 19 μ5 ausgeführt, bis der
Synchronisationsimpuls Sy 25 erzeugt wird, wie in Fig.6(h) dargestellt ist. Diese Zeitspanne von 19 us
enthält die für die repetierende Addition und für die Weiterleitung der Übertragungssignale benötigte Zeit,
um genaue Multiplikationsergebnisse a\ bis au erzeugen
zu können.
Nach dem Auftreten des Synchronisierimpulses Sy 25
werden die Ausgangssignale a\ bis au, über die dritte
Torschaltung 14 dem Ausgangsschieberegister 15 zugeführt. Diese Ausgangssignale a* bis au bilden das
Ergebnis der Multiplikation der Grundfrequenzzahl f\ bis f,4 des ersten Kanals mit dem Abweichungssignal V*,
bis Viii des ersten Kanals, und bilden daher die
E5 = 1.054808
Lilctisieucrsinniil
GL
ν 1 - ·
Adresse modifizierte Frequenzzahl. Dementsprechend wird die Frequenzzahl Fm\ bis Fmi4 des ersten Kanals in dem Ausgangsschieberegister 15 gespeichert Die Frequenzzahl FmI bis Fmi4 wird von dem Ausgabeschieberegistei 15 12 με später ausgegeben. Das Ausgangssignal de; Ausgabeschieberegisters 15 wird den Zählern 5a bis 5< zugeführt und gleichzeitig auf das Ausgabeschieberegi ster 15 zurückgekoppelt. Die anschließend folgende Frequenzzahl /mi bis fmu wird den Zählern 5a bis 5c ir jeder Tastenzeit in gleicher Weise zugeführt
Adresse modifizierte Frequenzzahl. Dementsprechend wird die Frequenzzahl Fm\ bis Fmi4 des ersten Kanals in dem Ausgangsschieberegister 15 gespeichert Die Frequenzzahl FmI bis Fmi4 wird von dem Ausgabeschieberegistei 15 12 με später ausgegeben. Das Ausgangssignal de; Ausgabeschieberegisters 15 wird den Zählern 5a bis 5< zugeführt und gleichzeitig auf das Ausgabeschieberegi ster 15 zurückgekoppelt. Die anschließend folgende Frequenzzahl /mi bis fmu wird den Zählern 5a bis 5c ir jeder Tastenzeit in gleicher Weise zugeführt
Wenn der nächste Synchronisierimpuis Sy \ gemä[
F i g. 6(c) erzeugt wird, wird den Abtast- und Halteschal tungen 9a, 9b die Information des zweiten Kanal«
zugeführt, wie F i g. 6{a) zeigt. Auf diese Weise wird die frequenzmodulierte Frequenzzahl Fml bis Fmu des
zweiten Kanals in dem entsprechenden Kanal de? Ausgabeschieberegisters 15 gespeichert. Anschließen
werden bei jedem Auftreten des Synchronisierimpulse SyI (mit einer Periode von 25 μδ) das Abweichungssi
gnal VGri bis VGm und die Grundfrequenzzahl Fi bis Fi
der nachfolgenden Kanäle sequentiell miteinande multipliziert und das Ergebnis der Multiplikationen, d. h
die modifizierte Frequenzzahl Fmi bis Fmu, wire
fortlaufend beim Auftreten der Synchronisierimpuls Sy 25 in den entsprechenden Kanälen des Ausgabe
Schieberegisters 15 gespeichert. Da die maximah Anzahl gleichzeitig reproduzierbarer Musiktöne 1
beträgt, beträgt die Periode, mit der die modifiziert Frequenzzahl Fm) bis Fm4 eines bestimmten Kanals ii
dem Ausgabeschieberegister 15 gespeichert wire 25 με χ 12 = 300 μ$.
Wenn man annimmt, daß die Gleitzeit etwa Sekunde beträgt, ändert sich der Wert des Abwe
chungssignals '/,1 bis V»ii mit einer Periode von etw
15,6 ms. Dementsprechend ist eine Periode, mit der di Frequenzzahl Fmi bis Fmu in dem speziellen Kanal de
Ausgabeschieberegisters 15 jeweils neugeschriebei wird, viel länger als 300 μβ, d. h. bei dem obigei
Ausführungsbeispiel etwa 15,6 ms.
Tabelle III zeigt ein Beispiel für die von der Ausgabeschieberegister 15 für die Note £5 ausgegeben
Frequenzzahl Fmi bis Fmi4. In der Tabelle sind die Daie
in Dezimalschreibweise ausgedrückt.
Abv. eich !in"'
F,.„ '- F„„u
1. 0 0 0 0. 9 3
1. 0 5 4 8 0 8
0. 988882
0. 988882
16
0. 9 3 5 1 1. 0 0 5 3 3 7
0. 9 6 8
1. 0 2 ! 8 9 7
23 Fortsetzung |
V ~ V Adresse |
25 23 880 | liequenzzyhl F,„i - f,„u |
24 |
Gleiisteuer- signal GL |
48 | Abu eichUhgssignul K, - K,u |
1. 0 3 8 3 | |
0. 9 8 4 4 | S 2 | |||
63
0. 9 9 9 0
1. 0 (I 0 U
I. 0 5 3 7 5 3
1. 0 5 4 8 0 8
1. 0 5 4 8 0 8
Wie man aus dieser Tabelle ersieht, wird die Grundfrequenzzahl direkt als Frequenzzahl Fm\ bis Fmn
ausgegeben, wenn das Gleitsteuersignal GL gleich »0« ist, und die Frequenzzahl Fm\ bis Fmn, die durch das
Abweichungssignals V»i bis VxU frequenzmoduliert
worden ist, wird ausgegeben, wenn das Gleitsteuersignal GL gleich »1« ist. Die Werte des Abweichungssignals
Vxi bis V,η in Dezimalschreibweise entsprechen
den in Tabelle II in Binärschreibweise enthaltenen Werten.
Auf die oben beschriebene Weise wird die Frequenzzahl Fm) bis Fmu von dem Ausgabeschieberegister 15 im
time-sharing-Betrieb ausgegeben.
VII. Erzeugung der Wellenform eines Musiktones
Die niedrigstwertigen bis hinauf zur sechsten Stelle der Frequenzzahl Fm] bis Fmi4 werden von der
Ausgabeschieberegistergruppe 15 dem Bruchzahlzähler 5a zugeführt, die Stellen von der siebten Stelle an
aufwärts bis zur dreizehnten Stelle werden dem Bruchzahlzähler Sb zugeführt und die höchstwertigen
Stellen werden dem Ganzzahlzähler 5c zugeführt Die Zähler Sa bis 5c enthalten Addierer ADi bis A D4 und
Schieberegister SF) bis SF3, wie F i g. 10 zeigt. Jeder der
Addierer AD2 bis AD* addiert das Ausgangssignal des
Frequenzzahlenspeichers 4 und das Ausgangssignal des entsprechenden Schieberegisters SF\ bis SF3 miteinander.
Die Schieberegister 5Fi bis SF3 können zwölf Arten
von Ausgangssignalen in zeitlicher Folge von den Addierern ADi bis ADt, speichern und sie auf die
Eingangsseite der Addierer AD2 bis ADt zurückkoppeln.
Die Schieberegister SFi bis SF3 haben jeweils die gleiche
Anzahl Stellen wie Miisiktöne gleichzeitig reproduzierbar
sein sollen, z. B. zwölf bei dem vorliegenden Beispiel.
Diese Anordnung hat den Zweck, die Frequenzzähler im time-Sharing-Betrieb zu betreiben, da der Frequenzzahlenspeicher
4 die in den 12 Kanälen (Schieberegisterstellen) des Tastenadressenspeichers KAM gespeicherten
Tastenadressen im time-Sharing-Betrieb erhält und die Frequenzzahl für die jeweiligen Kanäle erzeugt
Im folgenden wird die Schaltungsanordnung in bezug auf den ersten Kanal erläutert Wenn der Inhalt des ω
ersten Kanals des Schieberegisters SFi des Bruchzahlzählers
5a »0« ist, werden anfangs die ersten 6 Bit des Bruchzahlbereichs in den ersten Kanal des Schieberegisters
SFi eingespeichert Nachdem eine Tastenzeit vergangen ist, werden neue Frequenzzahlen Fm\ bis Fn*, b5
zu den bereits in dem ersten Kanal gespeicherten Inhalt hinzuaddiert Diese Addition wird in jeder Tastenzeit
wiederholt und die Signale Fmi bis Fn* werden kumulativ
zu den gespeicherten Inhalten hinzuaddiert Wenn bei der Addition ein Übertrag stattfindet, wird ein
Übertragssignal Qo von dem Zähler 5a zum nächsten
Zähler Sb gegeben. Der Bruchzahlzähler 56 besteht aus dem Addierer AD3 und dem Schieberegister SF2, das
ebenfalls eine kumulative Addition der Frequenzzahlen Fm7 bis Fmi3 durchführt, d. h. der nächsten 7 Bit des
Bruchzahlbereichs. Das Übertragsignal Qo führt, wenn
ein Übertrag als Ergebnis der Addition stattfindet, dem Addierer ADt ein Übertragsignal C20 zu. Der Ganzzahlzähler
5c besteht aus dem Addierer AD* und dem Schieberegister SF3 und empfängt das Einzelbit Fm|4 und
das Übertragssignal C20 vom Addierer ADi und erzeugt
eine kumulative Addition in derselben Weise wie oben an Hand der Bruchzahlzähler 5a und Sb beschrieben
wurde. Die Ganzzahl-Ausgangssignale der in dem ersten Kanal des Schieberegisters SF3 gespeicherten 7
Bit werden nacheinander dem Wellenformspeicher zugeführt, um die auszulesenden Adressen zu bestimmen.
Wenn die Amplitudenproben eine Periode des zu erzeugenden Musiktones mit einer Probenzahl η = 64
in dem Speicher 6 gespeichert sind, wird als Ganzzahlzähler 5c ein Zähler mit 64 Stufen verwandt, so
daß das Auslesen einer Periode der Musiktonwellenform beendet ist, wenn der Kumulativwert der
Frequenzzahl Fmi bis Fmi4 gleich 64 geworden ist.
Wenn das Gleitsteuersignal Gl gleich »0« ist, d. h. wenn der Gleitschalter nicht eingeschaltet ist, wird die
Grundfrequenzzahl F1 bis F)4 direkt den Zählern 5a bis
5c zugeführt und eine Ausleseperiode des Wellenformspeichers 6 ist konstant Demnach wird ein Musikton mit
konstanter Frequenz reproduziert Wenn andererseits das Gleitsteuersignal GL »1« wird, wie Fig.S(b) zeigt,
ändert sich der Wert der Frequenzzahl Fm\ bis Fm!4 wie
in Tabelle 111 angegeben ist
Gemäß Fig.8(c) wird während des Intervalls
zwischen den Zeitpunkten to bis ti, während das
Abweichungssignal V^ bis VxU gleich 03375 ist ein
Musikton erzeugt dessen Frequenz um 112 Cent niedriger ist als die durch den Druck der Taste
bestimmte Grundfrequenz. Nach dem Zeitpunkt Λ steigt
die Frequenz graduell an, so daß ein Musiktcn mit Gleiteffekt erzeugt wird, bis der Zeitpunkt t2 erreicht ist,
bei dem die Frequenz des Musiktones die Grundfrequenz erreicht hat und die Erzeugung des Gleiteffektes
beendet ist Auf diese Weise werden 12 Töne mit Gleiteffekt im time-sharing-Betrieb erzeugt und der
Gleiteffekt kann für jede Tastatur einzeln gesteuert bzw. eingestellt werden.
Die Musikton-Wellenform wird aus dem Musikton-Wellenformspeicher
6 ausgelesen, wogegen der Amplitudenverlauf des Musiktones von dem Ausgang eines
Hüllkurvenspeichers 21 gesteuert wird. Das Auslesen des Hüllkurvenspeichers 21 wird von dem Hüllkurvenzähler
20 gesteuert. Im folgenden wird das Auslesen einer Hüllkurven-Wellenform in bezug auf den Hüllkurvenzähler
20, der in Fig. II dargestellt ist, näher erläutert.
Der Hüllkurvenzähler 20 enthält einen Addierer AD5
und ein Schieberegister SA5 für 12 Wörter zu je 7 Bit.
Das Additionsergebnis des Addierers ADi wird in je 1
Tastenzeit den entsprechenden Kanälen des Schieberegisters SRi zugeführt. Im einzelnen addiert der Addierer
5 die Ausgangssignale des Schieberegisters SRi und die Taktimpuise und erzeugt ein Ergebnis S, das dem
Eingangsanschluß des Schieberegisters S^5 zugeführt
wird. Dadurch wird bewirkt, daß der Hüllkurvenzähler 20 fortlaufend eine Kumulativzählung in bezug auf
jeden der Kanäle durchführt.
Ein Ausgangssignal, das den gezählten Wert repräsentiert, wird von dem Hüllkurvenzähler einem
Hüllkurvenspeicher 21 zugeführt. Die in einer dem gezählten Wert entsprechenden Adresse gespeicherte
Wellenform wird fortlaufend aus dem Speicher 21 ausgelesen. Der Hüllkurvenspeicher 21 speichert eine
Anhall-Wellenform ATT bei Adressen, die von 0 ausgehen,, bis zu einer vorbestimmten Adresse, z. B. 16,
und eine Abkling-Wellenform DEC bei Adressen, die bei der nächstfolgenden Adresse beginnen und bis zur
letzten, z. B. dreiundsechzigsten Adresse, reichen.
Die Zähloperation wird im folgenden mit Bezugnahme auf den ersten Kanal erläutert.
Wenn das Anhail-Startsignal ES1 einem Anschluß 7ΈΊ
zugeführt wird, gibt eine UND-Schaltung AS] einen
Taktimpuls AP an den Addierer AD5. Die UND-Schaltung
Ag\ ist zuvor dadurch vorbereitet worden, daß an
ihren anderen Eingängen die invertierten Ausgangssignale »0« einer UND-Schaltung A80 bzw. einer
ODER-Schaltung ORx anlagen. Die Umkehrung der Signale der UND-Schaltung Λ8ι und der ODER-Schaltung
OR30 erfolgte durch Inverter /AZ5 und /AZ6. Der
Addierer ADi und das Scheiberegister SRi zählen
nacheinander die Anhall-Taktimpulse und geben dabei die Anhall-Wellenform des Hüllkurvenspeichers 21 aus.
Wenn der gezählte Wert 16 erreicht hat, wird pin
Ausgangssignal »1« von der ODER-Schaltung O/?30
erzeugt und der Anhall-Taktimpuls AP wird von der UND-Schaltung Asi nicht mehr durchgelassen. Demnach
wird die Zählung beendet und die bei der Adresse 16 des Hüllkurvenspeichers 21 gespeicherte Amplitude
wird weiterhin ausgelesen.. Aul diese Weise ist der
Aufrechterhaltungszustand erreicht.
In diesem Stadium erhält die UND-Schaltung Asi ein
»1«-Signal von der ODER-Schaltung ORi0 und ein
weiteres »1 «-Signal, das durch Inversion des Ausgangssignals »0« der UND-Schaltung Am durch den Inverter
INf, entstanden ist Wenn das Abkling-Startsignal DIS
dem Anschluß ΤΈ2 zugeführt wird, läuft der Abkling-Taktimpuls
DP durch die UND-Schaltung Ag2 und b0
gelangt zum Addierer AD5. Dadurch wird bewirkt, daß
der Hüllkurvenzähler die Zähloperation für die Zählwerte nach 16 wieder aufnimmt und die Abkling-Wellenform
aus dem Hüllkurvenspeicher 21 ausgelesen wird. Wenn der gezählte Wert 63 erreicht hat, werden
alle Eingänge der UND-Schaltung /W>1«, so daß die
UND-Schaltung Ago am Ausgang ein »1«-Signal
erzeugt. Die UND-Schaltung A%: hört auf, den
Abkling-Taktimpuls DP durchzulassen und die Zähloperation wird beendet Das Auslesen der Hüllkurven-Wellenform
ist auf diese Weise beendet
Die vorhergehende Beschreibung erfolgte einem Ausführungsbeispiel, bei dem die maximale Frequenzänderung
während der Gleitzeit (im folgenden als »Gleittiefe« bezeichnet) konstant ist (—112Cent). Die
Erfindung ist hierauf nicht beschränkt, sondern die Gleittiefe kann in jeder gewünschten Weise variiert
werden. Im einzelnen kann in dem Zähler 72 nach F i g. 7 gleichzeitig mit dem Start der Gleiteffekterzeugung ein
bestimmter Zählwert eingegeben werden, von dem aus die Zählung der Taktimpulse beginnt Dieser vorbestimmte
Zählwert wird natürlich entsprechend der Gleittiefe bestimmt. Wenn der vorbestimmte Zählwert
beispielsweise 32 beträgt, beginnt der Zähler 72 mit der Zählung bei 32 und beendet sie bei 63. Die Gleittiefe ist
in diesem Falle nur etwa halb so groß wie in dem Falle, daß die Zählung bei 0 beginnt (bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel etwa —55). Eine Vorrichtung zur Eingabe eines vorbestimmten Zählwertes ist nicht im
einzelnen angegeben, kann aber leicht mit einem Operator zum Einstellen verschiedener Zählwerte, einer
Matrixschaltung zur Umwandlung der Ausgangssignale des Schalters in die Binärdaten des ausgewählten
Zählwertes und einer logischen Schaltung zur Lieferung der Ausgangssignale der Matrixschaltung an den
Zählern 72 realisiert werden. Ferner kann eine aus einem Dekodierer zur Dekodierung des Tastatursignals
Ki, Ki und UND-Toren bestehende Datenauswahlschaltung
vorgesehen sein, um zu bewirken, daß mit dem voreingestellten Zählwert die Gleittiefe für jede
Tastatur individuell eingestellt werden kann.
VIII. Erzeugung des Akzenteffektes
Fig. 12 zeigt eine andere Ausführungsform des elektronischen Musikinstrumentes. Bei der zuvor
beschriebenen Ausführungsform erhält man einen Gleiteffekt durch Schließen des Gleitschalters. Bei dem
im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel wird dem Anstiegsbereich eines Musiktones ein Akzent
gegeben, in dem die Frequenz des Anstiegsbereichs schnell und weich verändert wird.
Der Hauptunterschied der Ausführungsform nach F i g. 12 zu derjenigen nach F i g. 1 besteht darin, daß ein
Tonhöhensignalgenerator 8 anstelle des Gleitsignalgenerators vorhanden ist. Die übrigen Teile sind in
gleicher Weise konstruiert wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, so daß sie nicht im einzelnen erläutert
werden müssen.
Der Tonhöhensignalgenerator 8 enthält einen Zähler 8ö, der einen von einer Takiirnpulsschaltung Ss erzeugte
Taktimpulsfolge während einer bestimmten Zeitspanne vom Beginn des Drückens einer Taste ab zählt und ein
Zählsteuerteil 8c; das Start und Stop des Zählvorganges
des Zählers 8£> in Abhängigkeit von einem von dem
Tastendatenumsetzer 3 kommenden Signal ES, das das Drücken einer Taste repräsentiert, steuert Der Zähler
Sb ist so konstruiert daß er auf einen bestimmten Anfangswert eingestellt werden kann und die Zählung
wird beendet wenn der gezählte Wert einen vorbestimmten Betrag erreicht hat Der Zählerausgang ist mit
einer Schaltung 11 des Frequenzzahlengebers 4 verbunden, wo die Tonhöheninformation erzeugt wird.
Diese Tonhöheninformation wird ausgedrückt als eine Tonhöhenänderung in Form einer Funktion, die vom
Ausgangssignal des Zählers 86 abhängt.
Fig. l3(a) zeigt schematisch eine Änderung des
Zählwertes in dem Zähler Sb von einem Anfangswert I bis auf einen vorbestimmten Wert II. Fig. 13 (b) zeigt
die Funktion der Tonhöhenänderung. Entsprechend der Tonhöheninformation wird von dem Wellenfofmspeicher
6 die in F i g. 13{c) dargestellte frequenzmodulierte
Musikton-Wellenform erzeugt Andererseits wird der Amplitudenverlauf des reproduzierten Musiktones von
dem Ausgang des Hüllkurvenspeichers 21 gesteuert. Wenn ein Hüllkurvensignal, wie es in Fig. 13(d)
dargestellt ist, ausgelesen wird, wird eine Musikton-Wellenform entsprechend F i g. 13(e) von dem Musikinstrument
erzeugt. Anders ausgedrückt; die Frequenz eines zu reproduzierenden Musiktones ändert sich im
Anstiegsbereich graduell, bis der Ton eine im wesentlichen konstante Amplitudenhöhe erreicht hat, und
danach wird der Ton mit einer vorbestimmbaren Konstantfrequenz erzeugt.
F i g. 14 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des Zählers 8£>
und des Zählsteuerteiles 8c Das Zählsteuerteil 8c enthält zwölfstellige Schieberegister
SRf, bis SRs und der Zähler 80 enthält einen Addierer
ADf, sowie ein Schieberegister SRg mit 12 Wörtern zu je
6 Bit Die Schieberegister SRe bis SRs sind als
^-Bit-Schieberegister ausgebildet, weil die Anzahl der maximal gleichzeitig reproduzierbaren Töne bei dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel 12 betragen soll. Die nachfolgende Beschreibung nimmt nur auf einen
einzigen Kanal Bezug.
Nach dem Drücken einer Taste wird von dem Tastenübertrager 3 ein Anhall-Startsignal an einen
bestimmten Kanal des Schieberegisters SR(, vom
Zeitpunkt ίο an gelegt, wie F i g. 15{a) zeigt.
Der Ausgang des betreffenden Kanals des Schieberegisters SRf, wird von einem Zeitpunkt t\ an, der um eine
Tastenzeit verzögert ist, wie F i g. 15{b) zeigt, »1«.
Da diese Ausgangs-»1« in einem Inverter INt invertiert und danach einer UND-Schaltung A^2
zugeführt wird, wird der Ausgang der UND-Schaltung Λ72 gemäß Fig. 15(c) nur dann »1«, wenn zu dem
Zeitpunkt fo ein Anfangsimpuls des Anhall-Startsignals ES angelegt worden ist (was im wesentlichen mit dem
Zeitpunkt zusammenfällt, in dem begonnen wurde, die Taste zu drücken). Dieses Ausgangssignal »1« der
UND-Schaltung .A72 wird dem Schieberegister SRi und
ferner dem Schieberegister SRs über die ODER-Schaltung OR}\ zugeführt und von diesen Schieberegistern
SR- und SRs eine Tastenzeit später ausgegeben, d. h.
zum Zeitpunkt fi.
Das Ausgangssignal des Schieberegisters SR7, das »1«
nur zum Zeitpunkt ii wird, wie Fig. 15(d) zeigt, wird
einer Torschaltung Gz und über einen Inverter /N9 einer
Schieberegisters SRt. wird über eine UND-Schaltung
Λ73 und das ODER-Tor OR^ auf die Eingangsseite
zurückgekoppelt, und, wie Fig. 15(e) zeigt, wird von
dem betreffenden Kanal des Schieberegisters SRs in jeder Tastenzeit nach dem Zeitpunkt fi ein »1 «-Signal
erzeugt Dieses Ausgangssignal »1« wird einer UND-Schaltung At, als Zählsteuersignal und einer Schaltung
9Zj des Frequenzzahlengebers 4 als Tonhöhensteuersignal
fCanstelle des Gleitsteuersignals GL zugeführt
Das Ausgangssignal »1« des Schieberegisters 5A7, das
zum Zeitpunkt ti der Torschaltung Gi zugeführt wird,
schaltet diese durch und bewirkt dadurch, daß ein Anfangswert einer Anfangswert-Stellschaltung VS an
einen Eingangsanschluß A des Addierers ADt gelegt
wird. Zum Zeitpunkt ti, der eine Tastenzeit später liegt,
wird der Anfangswert von dem Schieberegister SR^
ausgegeben und einer Torschaltung Gs zugeführt. Zu
dieser Zeit ist das Ausgangssignal des Schieberegisters SÄ7 gleich »0«. Dieses Signal wird in dem Inverter VNg
invertiert und danach der Torschaltung Gs zugeführt,
um diese durchzuschalten. Das Ausgangssignal des Schieberegisters SRq wird auf den Eingangsanschluß B
des Addierers ADt zurückg^koppelt Der Addierer A A
addiert dieses Signal zu dem von dem Taktimpulsgenerator 8a erzeugten Taktimpulssignal, das über eine
UND-Schaltung A^^ zugeführt wird. Wenn der Taktimpuls
zum Zeitpunkt f, bereits angelegt worden ist, so ist das dem Addierer AD6 über eine Torschaltung G5 zum
Zeitpunkt r2 zugeführte Zählerausgangssignal nicht der Anfangswert, sondern ein Wert, der durch Addieren
einer 1 zum Anfangswert erhalten wurde. Auf die oben beschriebene Weise beginnt der Zähler Bb seine
Zähloperation in Abhängigkeit von dem Anhall-Startsignal ES'im wesentlichen zum Zeitpunkt f|.
Wenn alle Bitausgänge der ersten Stufe des Schieberegisters SRg »1« geworden sind (d. h. bei
Zählerstand 63), wird die UND-Schaltung Λ75 durchgeschaltet
und ein »O«-Signal über einen Inverter /Mo an
die UND-Schaltung Λ73 gelegt, um diese zu sperren.
Hierdurch wird die Zirkulation des »1 «-Signals in dem betreffenden Kanal des Schieberegisters SRs beendet,
so daß das Steuersignal PC»0« wird. Demnach wird das Anlegen der Taktimpulse an den Addierer ADt
verhindert und die Zähloperation des Zählers Sb beendet.
Die Stellschaltung VS zum Einstellen auf den Anfangswert ist imstande, einen bestimmten Anfangs-Zählwert
zu erzeugen, von dem die Zählung beginnen soll. Wenn beispielsweise der Anfangswert auf 0 gestellt
wurde, wird die Zählung beendet, wenn 63 Taktimpulse eingetroffen sind. Wenn der Anfangswert auf 48
eingestellt wurde, endet die Zählung, wenn 15 Taktimpulse eingetroffen sind. Da die Tonhöheninformation
als Tonhöhen änderung in Form einer Funktion ausgedrückt ist, die dem Ausgangssignal des Zählers Sb
entspricht führt das Einstellen unterschiedlicher Werte zu unterschiedlichen Anfangszuständen der Tonhöhenänderung.
Die Tiefe der Tonhöhenänderung kann daher in der gewünschten Weise durch Einstellen des
Anfangswertes auf einen geeigneten Wert bestimmt werden. Fig. 16(a) zeigt eine grafische Darstellung der
Zählerausgangssignale des Tonhöhenzählers Sb für den Fall, daß der Anfangswert auf 0,16,32 und 48 eingestellt
worden ist.
Die zum Zählen benötigte Zeit wird von einer Periode der Erzeugung der Zähltaktimpulse bestimmt
Die Taktimpulserzeugerschaltung 8a kann so konstruiert sein, daß sie für jede Tastatur einen anderen
Impulstakt erzeugt. In diesem Falle wird der einer bestimmten Tastatur entsprechende Impulstakt in
Abhängigkeit von dem Tastatursignal Kh K2 erzeugt
Die für die Zählung erzeugte Zeit ist in Abhängigkeit von der Tastatur, der die betreffende Taste angehört,
unterschiedlich, so daß die Tonhöhenänderung im Anstiegsteil des Tones in Abhängigkeit von der
jeweiligen Tastatur unterschiedlich ist
Es sei angenommen, daß die Anstiegszeit eines Tones, während der die Tonhöhenänderung erfolgt, 10 ms
beträgt, und daß der Anfangswert auf 48 eingestellt wurde. Da in diesem Falle 15 Impulse des Impulstaktes
es während der 10-ms-Zeitspanne angelegt werden, ist die Periode der Zähltaktimpulse etwa 666 μϊ.
Wenn die Anstiegszeit de? Tores ! 0 rr>3 beträgt,
bedeutet dies, daß die Periode d;r Aiihall-Hwükurve
/47Tgleich 10 ms beträgt
Dementsprechend werden die Perioden der Anhallimpulse
AF und der Zähltaktimpulse im wesentlichen einander gleich gemacht Wenn der Anfangswert unter
den oben beschriebenen Bedingungen auf >*0« eingestellt wurde, ist die zum Zählen in dem Tonhöhenzähler
Sb benötigte Zeit langer als in dem Falle, daß der Anfangswert 48 beträgt. Dies führt zur Erzeugung einer
geringeren Tonhöhenänderung am Beginn des Aufrechterhaltungszustandes.
Das Ausgangssignal »1« einer UND-Schaltung Ag0
des Hüllkurvenzählers 20 wird dem Tastendatenumsetzer 3 als Zählendesignal Df zugeführt und danach ein
Rücksetzsignal CC an den Zähler 8i> weitergegeben.
Dieses Signal wird in einem Inverter Iu invertiert und
sperrt die Torschaltung G*. Dadurch wird verhindert,
daß das Signal des Addierers AD6 an das Schieberegister
SRi weitergegeben wird, und der Inhalt des
betreffenden Kanals des Schieberegisters SRt wird
zurückgesetzt
Hierzu 13 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Elektronisches Musikinstrument mit digitaler Musiktonerzeugung, mit einem Frequenzzahlengeber,
der für jede gedrückte Taste eine mehrstellige digitale Frequenzzahl abgibt, deren Digitalwert der
Frequenz des der Taste zugeordneten Tones proportional ist, mit einem Musikton-Wellenform- ίο
speicher, der Amplituden mindestens einer Wellenform an zahlreichen diskreten Abtastpunkten in
verschiedenen Speicheradressen gespeichert enthält, mit einer Abtast-Steuereinheit, die die Geschwindigkeit,
mit der die Inhalte der einzelnen Speicheradressen ausgelesen werden, in Abhängigkeit
von der Frequenzzahl steuert, und mü einem Taktgeber und einem die Taktimpulse des Taktgebers
jeweils auf ein durch das Drücken einer der Tasten erzeugtes Startsignal hin kumulierenden
Zähler, wobei der Zähler wieder stillgesetzt wird, wenn ein vom Zeitablauf abhängendes, vorgebbares
Endkriterium erfüllt ist, und wobei die Inhalte der Zählstufen des Zählers von diesem als Ausgangssignale
abgegeben und einer Umsetzschaltung zügeleitet werden, durch die sie in ein eine mehrstellige
Zahl bildendes digitales Abweichungssignal umgesetzt werden, das einem Eingang eines Multiplizierers
zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Gleiteffekts, bei dem
nach dem Drücken der Taste die Frequenz des erzeugten Tones zunächst von der Nominalfrequenz
abweicht, sich danach immer mehr an die Nominalfrequenz annähert und schließlich in diese übergeht,
die Frequenzzahl (F\ bis Fm) einem zweiten Eingang
des Multiplizierers (13) zugeführt wird, der eine modifizierte Freqvenzzahl (Fm\ bis FmM) erzeugt,
welche der Abtast-Steuereinheit (5a, 5b, 5c) als die die Geschwindigkeit des Auslesens der Speicheradressen
pro Zeiteinheit bestimmende Frequenzzahl zugeführt wird und die Stillsetzung des Zählers (7b,
72;8b)be\m Erreichen eines vorgebbaren Zählerinhalts
erfolgt.
2. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zähler {7b; 72; Sb) das
Startsignal zuleitenden Mittel einen Schalter (GS) zum Einschalten des Gleiteffekts aufweisen (F i g. 7).
3. Musikinstrument nach Anspruch 1, bei dem zur Erzielung einer Anhallphase, während der sich zu
Beginn eines Tones die Amplituden der Wellenform stetig vergrößern, ein Hüllkurvenzähler vorgesehen
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hüllkurvenzähler zu Beginn des Tones ein Signal (ESJl das
Anhall-Startsignal, erzeugt, das dem Zähler (7b; 72; 86JaIs Startsignal zugeführt wird (F i g. 14).
4. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler Sb)
eine Einstellvorrichtung enthält, an der der Anfangswert, bei dem der Zähler (9b) mit der Kumulierung
der Taktimpulse beginnt, einstellbar ist (F i g. 14). bo
5. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung
(2) vorgesehen ist, die gewährleistet, daß neben der Frequenzzahl auch ein die Tastatur, der die Taste
angehört, angebendes Tastatursignal (Ku K2) er- t>5
zeugt und mit dem Taktzähler (7b; 72; Sb) zusammenwirkenden Mitteln zugeleitet wird, durch
die die Zuführung des Startsignals zum Taktzähler (76; 72; Sb) über Schalter (SS, SU, SL, SP) für jede
Tastatur separat einschaltbar ist
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6171374A JPS542088B2 (de) | 1974-05-31 | 1974-05-31 | |
JP6171274A JPS543361B2 (de) | 1974-05-31 | 1974-05-31 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2523880A1 DE2523880A1 (de) | 1975-12-11 |
DE2523880B2 DE2523880B2 (de) | 1979-08-23 |
DE2523880C3 true DE2523880C3 (de) | 1983-04-07 |
Family
ID=26402779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752523880 Expired DE2523880C3 (de) | 1974-05-31 | 1975-05-30 | Elektronisches Musikinstrument mit digitaler Tonerzeugung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2523880C3 (de) |
GB (1) | GB1504328A (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52121313A (en) * | 1976-04-06 | 1977-10-12 | Nippon Gakki Seizo Kk | Electronic musical instrument |
JPS5930275B2 (ja) * | 1977-02-26 | 1984-07-26 | ヤマハ株式会社 | 電子楽器 |
JPH0823748B2 (ja) * | 1984-11-27 | 1996-03-06 | カシオ計算機株式会社 | 電子楽器 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2202659C2 (de) * | 1972-01-20 | 1984-01-26 | Allen Organ Co., 18062 Macungie, Pa. | Elektronisches Musikinstrument |
-
1975
- 1975-05-28 GB GB2327575A patent/GB1504328A/en not_active Expired
- 1975-05-30 DE DE19752523880 patent/DE2523880C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2523880B2 (de) | 1979-08-23 |
GB1504328A (en) | 1978-03-22 |
DE2523880A1 (de) | 1975-12-11 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: YAMAHA CORP., HAMAMATSU, SHIZUOKA, JP |
|
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: SCHOENWALD, K., DR.-ING. FUES, J., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. VON KREISLER, A., DIPL.-CHEM. SELTING, G., DIPL.-ING., PAT.-ANWAELTE, 5000 KOELN |