DE2523881B2 - Elektronisches Musikinstrument - Google Patents

Description

aj· der Frequenzzahlenspeicher (7) mit einem Eingang (feines Addierers (12) verbunden ist;

b) ein Kodezahlgenerator (9), der eine mehrstellige Kodezahl, die Abweichungsfrequenzzshl (Pe bis Ph), ausgibt, über eine Torschaltung (A^ bis As₂; ORn, ORn) mit dem anderen Eingang (A) des Addierers (12) verbunden ist,

c) die Torschaltungen (A₄₃ bis A_S2; OR_n, OR_;a) ^a Steuerimpulse (NP) von einem Rauschimpulsgenerator (10) empfangen, der Impulse etwa gleicher Höhe und Dauer in regellosen Abständen erzeugt, und

d) die Ausgangssignale des Addierers (12) der Abtast-Cteuereinheit (5a, 5b, 5c) zugeführt werden,

wobei der Addierer (12), gesteuert durch die Taktimpulse (Φ\) periodisch die durch die Torschiil- 3s tungen (A49 bis A52; ORn, OR₂₃) entsprechend den Steuerimpulsen (NP) veränderbare Abweichungsfrequenzzahl (Pf, bis Ph) zu der Frequenzzahl (Fi bis Fu) addiert und als Ausgangssignale modifizierte Frequenzzahlen (F_n, \ bis F_n, n) abgibt

2. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Torschaltung (A49 bis Asr, ORn, ORa) derart ausgebildet ist, daß sie bei Anstehen eines Steuerimpulses (NP) von dem Rauschimpulsgenerator (10) das Vorzeichen der Abweichungsfrequenzzahl (Pt bis Pu) umkehrt, so daß die Abweichungsfrequenzzahl in Abhängigkeit von dem Signalzustand am Ausgang des Rauschimpulsgenerators (10) dem Addierer (12) entweder mit positivem oder negativem Vorzeichen zugeführt wird.

3. Musikinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein beim Anschlagen einer Taste einmalig erzeugter Impuls, das Anhall-Startsignal (ES) einer Steuersignale (W₁, W₂) für den Kodezahlgenerator (9), die Tiefensignale (W], Wi), erzeugenden Schaltung, dem Tiefensignalgenerator (18), zugeführt wird, und daß der Tiefensignalgenenitor (18) derart ausgebildet ist, daß er auf das Anhall-Startsignal hin, gesteuert durch einen Takilimpulsgenerator (19), Tiefensignale (Wu W2) jeweills solchen zeitabhängigen Wertes erzeugt, daß die Abweichungsfrequenzzahl (Pt bis P_i4) unmittelbar nach der Erzeugung des Anhall-Startsignals (ES)Zm größten ist und sich dann verringert

4. Musikinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem den Tiefensignalgeneratar (18) steuernden Taktimpulsgenerator (19) ein Signa!

zugeleitet wird, das eine Angabe (K\, K₂) darüber enthält, welcher Tastatur die jeweils angeschlagene Taste zugeordnet ist, und die Ausgangsfrequenz des den Tiefensignalgenerator (18) steuernden Taktimpulsgenerators (19) in Abhängigkeit von der Angabe (Ku K₂) veränderbar ist

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Musikinstrument mit digitaler Musiktonerzeugung, mit einem Frequenzzahlenspeicher, aus dem für jede gedrückte Taste eine mehrstellige digitale Frequenzzahl entsprechend der dieser Taste zugeordneten Tonhöhe auslesbar ist, mit einem Musikton-Wellenformspeicher, der die Amplituden mindestens einer Wellenform an zahlreichen diskreten Abtastpunkten in verschiedenen Speicheradressen gespeichert enthält, und mit einer durch Taktimpulse gesteuerten Abtast-Steuereinheit, die die zeitliche Folge, mit der die Inhalte der einzelnen Speicheradressen ausgelesen werden, in Abhängigkeit von der Frequenzzahl steuert

Bei einem bekannten Musikinstrument dieser Art (US-PS 38 09 786) erfolgt die Tonerzeugung dadurch, daß eine Musiktonwellenform, die in Form digitaler Amplitudenwerie, die verschiedenen Abtastpunkten entsprechen, in degi Wellenformspeicher gespeichert ist, aus diesem Speicher ausgelesen wird. Das Auslesen erfolgt durch Aufrufen der einzelnen Speicheradressen. Je größer die Geschwindigkeit bzw. die zeitliche Folge ist mit der der Aufruf erfolgt um so höher ist die Grundfrequenz des erzeugten Tones. Die Auslesegeschwindigkeit des Wellenforanspeichers hängt daher davon ab, weiche Taste gedrückt wurde. Beim Drücken einer Taste wird aus dem Frequenzzahlenspeicher eine Frequenzzahl ausgegeben, die dieser Taste entspricht Diese Frequenzzahl wird in der Abtast-Steuereinheit kummulativ addiert wobei der in der Abtast-Steuereinheit enthaltene Wert jeweils die auszulesende Speicheradresse bestimmt

Die mit dem bekannten digital arbeitenden Musikinstrument zu erzeugenden Töne sind reine Töne (Grundtöne), die nicht den speziellen Toneffekt eines bestimmten Musikinstrumentes haben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Musikinstrument der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es imstande ist. Töne mit einem lebendigen Klangbild dadurch zu erzeugen, daß die Tonfrequenz einmal oberhalb der Nominalfrequenz und einmal unterhalb der Nominalfrequenz liegt die der gedrückten Taste entspricht wobei die zeitliche Verteilung der Frequenzabweichung nach oben und nach unten in Annäherung an ein natürliches Vibrato regellos erfolgt

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß

a) der Frequenzzahlenspeicher mit einem Eingang eines Addierers verbunden ist,

b) ein Kodezahlgenerator, der eine mehrstellige Kodezahl, die Abweichungsfrequenzzahl ausgibt über eine Torschaltung mit dem anderen Eingang des Addierers verbunden ist,

c) die Torschaltungen Steuerimpulse von einem Rauschimpulsgenerator empfangen, der Impulse etwa gleicher Höhe und Dauer in regellosen Abständen erzeugt und

d) die Ausgangssignale des Addierers der Abtast-Steuereinheit zugeführt werden.

Die Töne, die mit einem derartigen Musikinstrument erzeugt werden, gleichen in ihrem Klangbild denjenigen einer rauhen Stimme, indem der Grundton regellos mit einer digital erzeugten Frequenzabweichung moduliert wird. Wenn in diesem Zusammenhang von »Rauschen« gesprochen wird, bedeutet dies die regellos erfolgende Frequenzabweichung von der Nonimaltonhöhe nach oben oder nach unten. Mit »Tiefe« ist die Vibratortiefe bzw. der Modulationsfaktor gemeint Die Tiefe kennzeichnet also die Größe der Frequenzabweichung. ι ο

Die Frequenzmodulation der Nominalfrequenz kann automatisch erfolgen, wenn und solange eine Taste gedrückt wird. Ein besonderer Toneffekt entsteht jedoch, wenn die Frequenzmodulation, und zwar nach dem Anschlagen einer Taste, am größten ist und sich anschließend immer mehr abschwächt Dieser Effekt kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt werden, daß ein beim Anschlagen einer Taste einmalig erzeugter Impuls, das Anhall-Startsignal einer Steuersignale für den Kodezahlgenerator, die Tiefensignale, erzeugenden Schaltung, dem Tiefensignalgenerator, zugeführt wird, und daß der Tiefensignalgenerator derart ausgebildet ist daß er auf das Anhall-Startsignal hin, gesteuert durch eineii Taktimpulsgenerator, Tiefensignale jeweils solchen zeitabhän- π gigen Wertes erzeugt, daß die Abweichungsfrequenzzahl unmittelbar nach der Erzeugung des Anhall-Startsignals am größten ist und sich dann verringert

Ferner ist es möglich, bei einem Musikinstrument das mehrere Tastaturen aufweist die Frequenzmodulation getrennt nach Tastaturen vorzunehmen. Dies kann dadurch ermöglicht werden, daß dem den Tiefensignalgenerator steuernden Taktimpulsgenerator ein Signal zugeleitet wird, das eine Angabe darüber enthält welcher Tastatur die jeweils angeschlagene Taste zugeordnet ist und die Ausgangsfrequenz des den Tiefensignalgenerator steuernden Taktimpulsgenerators in Abhängigkeit von der Angabe veränderbar ist

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des elektronischen Musiicinstrumentes;

Fig.2(a) bis 2(d) zeigen Diagramme der in dem Musikinstrument verwendeten Tak!^:mpulse;

F i g. 3 zeigt ein Schaltbild eines Tastendatengenerators 2 aus F i g. 1;

F i g. 4 zeigt ein Schaltbild des Tasten-Übertragers 3 aus F i g. 1;

F i g. 5 zeigt ein Blockschaltbild des Frequenzzahlengenerators 4 aus F i g. 1;

F i g. 6(a) bis 6(i) zeigen Zeitdiagramme der verschiedenenen Signale an den jeweiligen Stellen des Frequenzzahlengrnerators der F i g. 5;

F i g. 7(a) bis 7(c) zeigen Zeitdiagramme zur Veriinschaulichung der von dem Rauschimpulsgenerator erzeugten Steuerimpulse;

Fig.8 zeigt ein Schaltbild der Bruchzahl- und Ganzzahlzähler gemäß Fig. 1;

Fig.9 zeigt ein Blockschaltbild des Hüllkurvenzählers 20 der F i g. 1;

Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels des elektronischen Musikinstrumentes;

Fig. ll(a) bis l!(c) zeigen an Hand graphischer Diagramme die Beziehung zwischen Erzeugung eines Tiefensignals und der stufenweisen Änderung des

Modulationsfaktors;

Fig. 12 zeigt ein Blockschaltbild des Tiefensignalgenerators 18nach Fig. 10;

F i g. 13(a) bis 13(c) zeigen Zeitdiagramme der Beziehung zwischen der stufenweisen Erzeugung von Tiefensignalen und einer Hüllkurven-Wellenform und

Fig. 14 zeigt eine graphische Darstellung eines Beispieles für die in einem Hüllkurvenspeicher 21 gespeicherte Wellenform.

Bisschreibung der Ausführungsbeispiele I. Allgemeine Konstruktion

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines elektronischen Musikinstrumentes ist eine Tastaturschaltung 1 vorgesehen, die den jeweiligen Tasten entsprechende Schaltkontakte aufweist Ein Signalgenerator 2 für die Tastendaten enthält einen Tastenadressengenerator, der Tastenadressen erzeugt die nacheinander und repetierend die den jeweiligen Tasten entsprechenden Noten angeben. Der Sijnalgenerator 2 für Tastendaten erzeugt ein Tastendatensignal, wenn ein einer gedrückten Taste entsprechender Schaltkontakt geschlossen und die der gedrückten Taste entsprechende Tastenadresse erzeugt wurde. Dieses Tastendatensignal wird einem Tasten-Übertrager 3 zugeführt Dieser enthält einen Tastenadressen-Generator, einen Tastenadressenspeicher, der mehrere Tastenadressen zu speichern und nacheinander und repetierend auszugeben vermag, und eine logische Schaltung, die, wenn sie ein Tastendatensignal empfangen hat dieses an den Tastenadressenspeicher weiterleitet um die entsprechende Tastenadresse zu speichern, unter der Bedingung, daß diese spezielle Tastenadresse bisher noch in keinem.Kanal des Speichers enthalten ist und daß eimer der Kanäle des Speichers zur Speicherung dieser Tastenadresse zur Verfügung steht

Der Frequenzzahlengenerator 4 enthält ein«;n Frequenzzahlenspeicher 7, einen Rauschimpulsgenerator 10, einen Kodezahlgenerator 9 und einen Rechner 8.

Der Frequenzzahlenspeicher 7 speichert die Frequenzzahl entsprechend den jeweiligen Tastenadressen (die im folgenden als »Grundfrequenzzahl« bezeichnet werden) und erzeugt nach Erhalt einer Tastenadresse von dem Tasten-Übertrager 3 die entsprechende Grundfrequenzzahl. Der Rauschimpulsgenerator 10 erzeugt regellos Impulse, die dem Kodezahlgenerator 9 zugeführt werden. Wenn der Kodezahlgenerator 9 ein »1 «-Signal erzeugt, erfolgt eine bestimmte Frequenzabweichung von dir Grundfrequenz. Wenn er ein »0«-Signal erzeugt, erfolgt dieselbe Frequenzabweichung jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen. Der Rechner 8 führt die Addition oder Subtraktion der Grundfrequenzzahl und der ersten oder zweiten Abweichungsfrequenzzahl durch und gibt sequentiell eine regellos frequenzmodulierte Frequenzzahl aus.

Diese modifizierte Frequenzzahl besteht aus einem Bruchzahlbereiuh und einem Ganzzahlbereich, wie nachfolgend noch erläutert wird, und wird einer Abtaststeuereinheit zugeführt, die Bruchzahizähler 5a, 5b und einen Ganzzahlzähler Sc aufweist.

Ein Tiefensignalgenerator 11 liefert ein Tiefensignal an den Kodezahlgenerator 9. Die Tiefe der Tiefensignale ist in mehreren S'.ufen an einem (nicht dargestellten) Stellglied einstellbar. Die Größe der ersten und der zweiten Abweichungsfrequenzzahl ergibt sich aus dem eingestellten Tiefensignal, so daß die Tiefe der

Frequenzmodulation, d. h. der Modulationsfaktor, an dem Stellglied eingestellt 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 ähnliche·/ Konstruktion. Er liefert ein Übertragssignal an den Ganzzahlzähler 5c, wenn sich in ihm ein Übertrag ergibt.

Der Ganzzahlzähler 5c zählt kumulativ die Übertragsignale 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— I des ^Wellenformspeichers 6 gespeichert. Die Wellenform des Musiktones wird aus dem Wellenformspeicher 6 ausgegeben, indem nacheinander die Amplituden ausgelesen werden, die in den den Ausgangssignalen des Ganzzahlzählers 5centsprechenden Adressen enthalten sind.

Der Amplitudenverlauf der aus dem Wellenformspeicher 6 ausgelesenen Wellenform wird durch ein Hüllkurven-Wellenformsignal gesteuert, das von einem Hüllkurvenspeicher 21 erzeugt wird. Der Hüllkurvenspeicher 21 enthält den Verlauf einer Wellenform für ein bestimmtes Instrument. Durch Ansteuerung der einzelnen Adressen durch den Hüllkurvenzähler 20 werden sequentiell die einzelnen Amplituden der Wellenform ausgelesen. Der Hüllkurvenzähler 20 wird von Signalen ES und DIS gesteuert die von dem Tasten-Übertrager 3 geliefert werden und das Drücken bzw. Loslassen einer Taste repräsentieren.

Zur gleichzeitigen Erzeugung mehrerer Musiktöne besitzt das elektronische Musikinstrument eine auf dynamischer Logik beruhende Konstruktion, so daß seine Zähler, logischen Schaltungen und Speicher im time-sharing-Betrieb betrieben werden.

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 F i g. 2(a) zeigt einen Haupttakt Φ\, dessen Impulsperiode t μ$ beträgt Diese Impulsperiode wird im folgenden als »Kanalzeit« bezeichnet F i g. 2(b) zeigt einen Takt Φι, bei dem die Impulsbreite 1 με und die Impulsperiode 12 us beträgt Diese Impulsperiode von 12 us wird im folgenden als »Tastenzeit« bezeichnet F i g. 2(c) zeigt einen Takt Φ3 aus Tasten-Abtastimpulsen, deren Impulsperiode gleich 256 Tastenzeiten ist Eine Tastenzeit wird durch 12 us geteilt und jeder Bruchteil der geteilten Tastenzeit wird als erster, zweiter... zwölfter Kanal bezeichnet F i g. 2(d) zeigt einen Takt Φ«, dessen Impulse nur während des zwölften Kanales in jeder Tastenzeit erzeugt werden. Ein Kanal bezeichnet in der vorliegenden Beschreibung einen Zeitkanal des timesharing-Systems.

IL Erzeugung der Tastenadressen

F i g. 3 zeigt die Konstruktion des Signslgensrstcrs 2 fOr die Tastendaten im Detail Ein Generator KAG\ für Tastenadressen besteht aus 8stufigen Binärzählern. Der Takt Φ2 mit der Impulsperiode von 12 us (im folgenden als Tastentaktimpuls bezeichnet) wird dem Eingang des Tastenadressengenerators KAG₁ zugeführt. Die dem Tastenadressengenerator KAGy zugeführten Tastentaktimpulse ändern die Inhalte, d. h. die Kombination der 1 und 0, der binären Zählstufen.

Erstklassige elektronische Musikinstrumente haben ein Solomanual, obere und untere Manuale und eine Pedeltastatur. Die Pedaltastatur besitzt 32 Tasten im Bereich von Ci bis G und die übrigen Tastaturen haben

in jeweils 61 Tasten im Bereich von C₂ bis Ci. Ein derartiges elektronisches Musikinstrument besitzt insgesamt 215 Tasten.

Von dem Tastenadressengenerator KAG\ werden 256 verschiedene Adressen erzeugt, von denen 215 Adressen der entsprechenden Anzahl von Tasten zugeteilt sind. Die Stellen des Tastenadressengenerators KA G\ von der geringstwertigen Stelle bis zur höchstwertigen Stelle sind mit den Bezugszeichen ΛΛ. N₂, Ni, Λ/«, B\, B₂, K\ und K₂ bezeichnet Hierin bilden K₂ und ATi eine Angabe der Tastatur. B₂ und B\ bilden eine Blockangabe, die einen Block in der Tastatur bzw. dem Manual kennzeichnet, und N\ bis Nt jeweils eine Notenangabe, der 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 Zählur^ mit dem Block der niedrigsten Noten beginnt. Es sei angenommen, daß die Tastenadressen die 3 Noten oberhalb der tatsächlich existierenden höchsten Note (Note Q, von Block 4) in dem Solo-Manual S, dem oberen Manual U 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 KAG\ werden zur sequentiellen Abtastung jeder Taste über Dekodierer der Tastenschaltung zugeführt Die Abtastung beginnt bei Block 4 des Solo-Manuals 5, durchläuft die Blocks 3, 2 und 1 des Solo-Manuals S, die Blocks 4, 3, 2, 1 des oberen Manuals U 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 256xl2us = 3,07ms.

Der Dekodierer D\ ist ein konventioneller Binär-zu-Eins-Dekodierer, an dessen Eingang die 4stelligen Teile N\ — Ni, der binären Tastenwörter des Tastenad: ,"ssengenerators KAG] anstehen und an dessen Ausgang an einer von 16 einzelnen Ausgangsleitungen H₀ bis His nacheinander und sequentiell ein Ausgangssignal erzeugt wird. Das binäre Eingangswort bezeichnet in jedem Augenblick jeweils eine Ausgangsleitung. Die Ausgangsleitung H₀ ist Ober 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 Binärwörter der höchsten Noten in Block 4 des Solo-Manuals S, des oberen Manuals U und des unteren Manuals L sind ksinc Tasten vorhanden nnd dementsprechend sind die Ausgangsleitungen Ha bis Hi in den Block 4 nicht angeschlossen. Ausgangsleitung H₃ und die folgenden Ausgangsleitungen sind in gleicher Weise mit den

entsprechenden Tastenschaltern eines jeden Blocks (auch von Block 4) verbunden.

Fig. 3 zeigt die Verbindungen zwischen den jeweiligen Tastenschaltern und den Ausgangsleitungen H₀ bis A/15 in bezug auf die Blocks 3 und 4 des Solomanuals 5 ^r> und den Block I der Pedaltastatur P. Der erste Buchstabe der an den Tastenschaltern verwendeten Symbole bezeichnet die Tastatur, die dem ersten Buchstaben hinzugefügte Ziffer die Blocknummer und die dem Buchstaben K hinzugefügte Zahl einen in Dezimalwert der entsprechenden Notenangabe /Vi bis M.

Jeder Tastenschalter hat einen Schaltkontakt. Eine Kontaktstelle ist jeweils in der oben erläuterten Weise angeschaltet und die anderen Kontaktstelle bildet einen r> gemeinsamen Kontakt für jeden Block. Die gemeinsamen Kontakte SaM- P₁M sind jeweils mit UND-Toren A₀- A\ j verbunden.

Der Dekoder D₂ ist ein konventioneller Binär-zu-Eins-Dekodierer, dem 4stellige Binärwörter eingegeben werden, die aus Kombinationen der Signale B\, B₂, K\ und K₂ des Tastenadressengenerators KAG] bestehen, und an dessen 16 einzelnen Ausgangsleitungen J₀ bis /15 nacheinander und sequentiell die betreffenden Impulse erzeugt werden, wobei das Binärwort am Eingang r> jederzeit eine der Ausgangsleitungen bestimmt. Die Ausgangsleitungen /0 bis /15 (mit Ausnahme von In und /13) sind an die Eingänge der UND-Schaltungen K₀ bis Ki) geschaltet. Die Ausgänge der UND-Schaltungen K₀ bis ^vn sind über ein ODER-Tor ORi mit dem Eingang ;o eines Verzögerungs-Flip-Flops DF\ verbunden.

Der Inhalt der von dem Tastenadressengenerator KAG; erzeugten Binärwörter ändert sich jedesmal, wenn ein Taktimpuls Φ2 angelegt wird.

Wenn eine bestimmte Taste gedrückt wird, wird der r> der gedrückten Taste entsprechende Schaltkontakt geschlossen. Wenn der Tastenadressengenerator AMGi eine Tastenadresse erzeugt, die der gedrückten Taste entspricht, wird von einem der UND-Tore Ar, bis An eine Ausgangs-» 1« erzeugt. Dieses Ausgangssignal wird über das ODER-Tor OR\ weitergeleitet. Es handelt sich um ein Tastensignal KD*, das das Schließen eines Schaltkontaktes anzeigt. Das Signal wird durch das Verzögerungs-Flip-Flop DFy um eine Tastenzeit verzögert und zu dem Signal KD umgeformt. Die *=, Tastensignale KD* und KD werden sequentiell mit einem mit einem Intervall von 3,07 ms so lange ausgegeben, wie der Schaltkontakt geschlossen bleibt.

Die bisherige Beschreibung trägt lediglich dem Fall Rechnung, daß eine einzige Taste gedrückt wurde. Wenn mehrere Tasten gleichzeitig gedruckt sind, werden Tastensignale, die jeweils den gedrückten Tasten entsprechen, in der gleichen Weise erzeugt und man erhält Musiktöne mit unterschiedlichen Wellenformern, die jeweils diesen Tastensignalen 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 Tasten-Übertragers 3 in detaillierter 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 liefert die Tastenadressen im time-sharing-Betrieb an den Frequenzzahlengenerator 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 Φ\, der in Intervallen von 1 μί 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 einer Tastenzeit (12 μ) rezirkuliert, bis sie aus dem betreffenden Kanal gelöscht wird.

Der Tastenadressengenerator KAG₂ ist von gleicher Konstruktion wie der Tastemadressengenerator KACi. Diese beiden Generatoren KAGi und KAGi arbeiten in genauer Synchronisation miteinander. Der Takt Φ₂ wird als Eingangssignal für beide Generatoren KAGi und KAGi benutzt. Die Tatsache, daß die jeweiligen Bits des Tastenadressengenerators KAG2 alle »0« sind, wird durch eine UND-Schaltung Ah, festgestellt und das Erkennungssignal Φ3 wird den Rücksetzanschlüssen der betreffenden Stellen der Tastenadressengenerators KAGi als Tastenabtast-Taktsignal zugeführt. Der Tasten-Übertrager 3 bewirkt, daß der Tastenadressenspeicher KAM eine dem Tastensignal KD entsprechenden Tastenadresse speichert, wenn diese ansteht und die folgenden beiden Bedingungen erfüllt sind:

Bedingung (A):

Die Tastenadresse ist mit keiner der bereits in dem Tastenadressenspeicher KAM gespeicherten Adresse 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, daß ein Tastensignal KD* von der ODER-Schaltung ORi erzeugt wird. Zu dieser Zeit besteht Koinzidenz zwischen der Tastenadresse des Tastenadressengenerators KAGi mit der Adresse des Tastenadressengenerators KAGi. Die Tastenadresse bezeichnet die Note der gedrückten Taste. Während der 12 μ5 wird die Tastenadresse KA * einer Vergleichsschaltung /MCzugeführt. in der sie mit den Inhalten der Kanäle des Tastenadressenspeichers KAM verglichen wird. Wenn Koinzidenz festgestellt wird, wird ein Koinzidenzsignal EQ* von dem Vergleicher KAC in Form eines »1 «-Signals erzeugt. Dieses Signal ist »0«, wenn keine Koinzidenz besteht. Das Koinzidenzsigna! EQ* wird einem Koinzideriz-Detektorspeicher EQM und ferner einem Eingang einer ODER-Schaltung OA₂ zugeführt Der Speicher EQM ist ein Schieberegister mit einer geeigneten Anzahl von Schiebestellen, z. B. 12 bei diesem Ausführungsbeiüpiel. Der Speicher EQM verzögert die Signale £9'um eine Tastenzeit wenn das Signa! £■<?*»!« ist und erzeugt dadurch ein Koinzidenzsignal EQ(=\y

Jedes der Ausgangssignaie von der ersten bis zur 11. Stelle des Koinzidenz-Detektorspeichers EQMwird der ODER-Schaltung OR₂ zugeführt Dementsprechend erzeugt die ODER-Schaltung OR2 ein Ausgangssignal, wenn entweder das Signal EQ* des Vergleichers KAC oder eines der Ausgangssignale der ersten bis zur elften Stelle des Schieberegister EQMnXn ist

Das Ausgangssignal IEQ des ODER-Tores OR₂ wird einem der Eingangsanschlüsise eines UND-Tores Au zugeführt. Das UND-Tor An erhält an seinem anderen

Eingangsanschluß den Takt Φ4. Da die in dem Schieberegister vor dem ersten Kanal gespeicherte Information eine Falschinformation ist, wird die richtige Information, d. h. die Information, die das Ergebnis des Vergleichs zwischen der Tastenadresse KA * und den Adressen in den jeweiligen Kanälen des Tastenadressenspeicher KAM darstellt, nur dann erhalten, wenn das; Vergleichsergt'jnis in jedem Kanal vom ersten bis elften Kanal und dem Koinzidenz-Detektorspeicher EQM zugeführt wird und wenn das Vergleichsergebnis des in zwölften Kanals direkt dem ODER-Tor OR₂ zugeführt wird. Dies ist der Grund dafür, warum der Takt Φ₄ und der UND-Schaltung Am zugeführt wird.

Wenn das Signal 2"EQ bei anstehendem Taktimpuls Φι, »I« ist, erzeugt das UND-Tor Am ein »!«-Signal, das r> über ein ODER-Tor ORi einem Verzögerungs-Flip-Flop DF₂ zugeführt wird. Das Signal wird von diesem Verzögerungs-Flip-Flop DF₂ um eine Kanalzeit verzögert und »her ein I IND-Tnr A_is auf das ODF.R-Tnr OR_Z rückgekoppelt. Auf diese Weise wird das »!«-Signal während einer Tastenzeit gespeichert, bis ein nächster Taktimpuls Φ, der UND-Schaltung Aw über einen Inverter IN₂ zugeführt wird. Die Ausgangs-»!« des, Verzögerungs-Flip-Flops DFi wird von einem Inverter /ι invertiert und als Freigabesignal UNB verwandt. 2"> Dieses Freigabesignal UNB zeigt an, daß die anstehende Adresse KA 'noch nicht in dem Tastenadressenspeicher KAM gespeichert ist, wenn es »1« ist, und daß die Adresse KA * in dem Speicher KAM bereits gespeichert ist, wenn es »0« ist. in

Wie oben schon erläutert, wird die Bedingung (A) während der Erzeugung des Tastensignals KD"geprüft. Anders ausgedrückt: Es wird geprüft, ob das Tastensignal ein altes Signal ist, das bereits gespeichert ist oder ein neues Signal, das noch nicht im Speicher enthalten r> ist. Das Freigabesignal UNB, das das Ergebnis der Überprüfung darstellt, wird während der nächstfolgenden Tastenzeit einem Eingangsanschluß einer UND-Schaltung Λ19 zugeführt. Das Tastensignal KD wird um eine Tastenzeit verzögert und einem anderen Eingangsanschluß des UND-Tores /4|9 zugeführt. In einer Tastenzeit unmittelbar vor dem Anlegen des Tastensignals KD wird daher geprüft, ob eine Tastenadresse einem bereits in dem Speicher KAM gespeicherten Tastensignal KD entspricht. Wenn das Freigabesignal 4i UNB »1« ist, wird das Tastensignal KD über das UND-Tor Λ19 einem der Eingangsanschlüsse eines UND-Tores A₂O zugeführt. Wenn das Freigabesignal UNB »0« ist, gelangt das Tastensignal KD nicht aus dem UND-Tor 4i9 heraus.

Um eine neue Tastenadresse in dem Tastenadressenspeicher KAM zu speichern, muß mindestens einer der zwölf Kanäle des Speichers unbelegt sein. Ein Belegungsspeicher BUM erkennt, ob in dem Tastenadressenspeicher ein unbelegter Kanal zur Verfügung steht Der Belegungsspeicher besteht aus einem 12steIIigen Schieberegister, das eine »1« einspeichert, wenn ihm ein neues Tastensignal NKD von der UND-Schaltung Azo 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« in einem der Kanäle des Belegungsspeichers BUM gespeichert 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 A₂₀ über einen Inverter /2 zugeführt. Wenn das Signal AIS»0« ist, d. h., wenn ein bestimmter Kanal unbelegt ist, wird über das UND-Tor A20 das Tastensignal 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 DF} verzögert d^s Ausgangssignal KA * des Tastenadressengenerators KAG um eine Tastenzeit, so daß eine dem Tastendateti-

Qtcrnal KD pnKnrprhpnHp Ta^tpnaHrp«p Qunrhrnn mit

dem Tastensignal KD gespeichert werden kann, weil das um eine Tastenzeit verzögerte Tastensignal KD* dem Tasten-Übertrager zugeführt wird.

Das neue Tastensignal NKD, das anzeigt, daß eine bisher nicht eingespeicherte Taste gedrückt worden ist, wird von der UND-Schaltung /4m über das ODER-Tor ORi dem Verzögerungs-Flip-Flop DF₂ zugeführt, um dieses zu setzen, und das Freigaibesignal UNB wird »0«. Dementsprechend wird der Ausgang des UND-Tores /4i9 »0«, wenn das Freigabesignal UNB »0« wird, wodurch das neue Tastensignal NKDm »0« umgeschaltet wird. Diese Anordnung stellt sicher, daß die Tastenadresse KA in nur einem, und nicht zwei oder mehreren, unbelegten Kanal des Tastenadressenspeichers /CAMgespeichert wird.

Auf diese Weise werden zwölf verschiedene Tastenadressen in dem Tastenadressenspeicher KAM gespeichert und diese Adressen werden durch den Haupttakt Φι verschoben und die Ausgangssignale der letzten Stufe werden nacheinander dem Frequenzzahlengenerator 4 zugeführt und ferner auf die Eingangsseite des Speichers K/4 Λ·/rückgekoppelt, um die Auspangssignale zyklisch zu erzeugen. Da der Wechsel jeweils alle 1 μ5 erfolgt, erscheint dieselbe Adresse alle 12 μ5.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Tastenadressen N\ - B₂, die die Noten repräsentieren, dem Frequenzzahlenspeicher zugeführt werden, und daß die die Tastaturen repräsentierenden Angaben K\, K₂ der Tastenadressen zur Steuerung eines Musiktones für eine bestimmte Tastatur verwendet werden.

Es sei nun angenommen, daß eine Tastenadresse in dem ersten Kanal gespeichert ist. Wenn das Tastensignal KD einem der Eingangsanschlüsse eines UND-Tores Λ70 zugeführt ist wird dem anderen Eingangsanschluß des UND-Tores Ajo 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 /470 nur während der dem ersten Kanal entsprechenden Zeit durchgelassen und in dem ersten Kanal des Anschlagspeichers KOMgespeichert.

Die Speicherung des »!«-Signals 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 7Ί zugeführt Dieses Anhall-Startsignal £5 wird kontinuierlich erzeugt, bis das Signal »1« oes ersten

Kanals des Anschiagspeichers KOM zurückgesetzt ist, wie nachfolgend noch erläutert wird.

Wenn die Taste losgelassen wird, wird das Tastensignal nicht mehr erzeugt. Hierdurch wird bewirkt, daß das von einem Inverter IN\ erzeugte »!«-Signal einem ^r> der Eingangsanschlüsse des UND-Tores Aj« zugeführt wird. Das Koinzidenzsignal EQ wird immer noch dem anderen Eingangsanschluß des UND-Tores /I70 zugeführt. Dementsprechend wird ein »1 «-Signal in dem ersten Kanal eines Austastspeichers KFM gespeichert, in Der Inhalt des ersten Kanals wird in dem Austastspeicher KFM schrittweise weitergeschoben und aus der letzten Speicherstelle als »!«-Signal ausgespeichert. Dies ist das »1 «-Signal, das einem Anschluß Tj zugeführt wird und den Austastzustand (Beendigung des Nieder- r> drückens der Taste) darsteJlt und im folgenden als Abkling-Startsignal D/Sbezeichnet wird.

Der Inhalt der Speicher des Tasten-Übertragers 3

„lir^ AiAtfr-U nnUi-^kl And η r. A_nn C:«»_n Ul..Π

»HU UUUUt Wl f blUJCIIl, UUU till UWII l_.tllgUllg.3UII.3WIIIUU eines ODER-Tores OR77 ein Zählendesignal DF angelegt wild, das von einem noch zu erläuternden Hüllkurvenzähler erzeugt wird, wenn die Ausgabe der Hüllkurven-Wellenformen beendet ist. Das Ausgangssignal der ODER-Schaltung ORn wird ferner als Löschsignal CC zum Löschen sämtlicher Zähler >·> verwandt. Ein Eingangssignal /Cdes ODER-Tores OR22

Tabelle I

ist gleichzeitig Eingangssignal zum Rücksetzen der jeweiligen Speicher und Zähler in ihren Anfangszustand beim Einschalten der Stromversorgung.

III. Frequenzmodulation durch Rauschinpnlse

F i g. 5 zeigt ein Ausführungsbeicpiel des Frequenzzahlengenerators 4. Bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Addierer 12 als Recheneinrichtung vorhanden.

Der Frequenzzahlenspeicher 7 speichert die den jeweiligen Tastenadressen entsprechende Frequenzzähler) und erzeugt für jede Tastenadresse (eine ausgewählte Kombination aus N\, N2, Ni, /V₄, R\ und Bi) line Frequenzzahl Fi bis F\i, wenn diese Tastenadresse ansteht.

Die zu speichernde Grundfrequenzzahl besteht a^is einer geeigneten Bitzahl, z. B. 14 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Ein Bit der höchstwertigen Stelle

u:i~j~» „: /^ .~„uii :~u λ ~j:~ .•■.u«:»»« □:*_ ~ η

LHlUWl WIIIWIt VJail/.f.UIIIUWI WIWII UIIU UIW ULfI tgWlt LfItJ, £.. U.

13, bilden einen Bruchzahlbereich. Die nachfolgende Tabelle I stdlt ein Beispiel für die Frequenzzahlen dar, die den Tastenadressen der Tasten C\ — C5, D% F5 und Q, entsprechen. In der Tabelle stellt die F-Zahl die Frequenzzahl Fi bis Fu, ausgedrückt in Dezimalschreibweise dar, wobei die höchstwertige Stelle Fh in dem Ganzzahlbereich liegt.

Taste	GrunuTrequenzzahl F\	Bruchzahlhereich	12	Il	IO	9	8	7	6	5	4	3	2	1	f-Zahl
	Ganz-		0	0	0	I	1	0	1	0	1	I	0	0
	zahl-		0	0	1	1	0	1	0	1	!	0	0	1
	bereich	13	0	1	1	0	1	0	I	1	0	0	1	0
	14	0	I	I	0	1	O	1	I	0	0	I	0	1
C,	0	0	I	0	1	0	I	1	0	0	1	0	1	0	0,052325
	0	0	I	1	I	1	1	1	0	I	1	1	0	0	0,104650
C,	0	0	0	0	0	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0,209300
G	0	I	0	1	0	!	!	η	0	1	0	1	0	0	0,4!86OO
C5	0	I												0,8372CO
D,	0	0												0,' ■■ "35600
E,	1	1											1.054808
Q	I												1,674400

Die Grundfrequenzzahl wird auf einen Wert abgestimmt, der einem Musikton mit Nominaltonhöhe entspricht, welcher nicht durch Impulsrauschen moduliert worden ist. Es sei angenommen, daß die Abtastamplituden einer Periode einer Musikton-Wellenform in einem Wellenformspeicher 6 gespeichert sind, dessen Probenzahl n=64 beträgt Wenn die Frequenz eins zu reproduzierenden Musiktones mit /"(Hz) bezeichnet wirci dann ist die Grundfrequenzzahl (F-Zahl) durch die folgende Gleichung (1) zugegeben. Wenn eine Tastenzeit a (|is) ist, beträgt die Anzahl, mit der F pro Sekunde in den Frequenzzählern 5a—5c gezählt wird:

F =/ χ 64 χ β χ 10"

(D

55

Diese Frequenzzahl F wird in dem Speicher 7 entsprechend der Frequenz der zu erzeugenden Note _b5 gespeichert Dies ist die in Tabelle I dargestellte Grundfrequenz Fi bis Fi₄.

Die Frequenzzahl Fi bis Fu wird, nachdem sie aus dem Frequenzzahlenspeicher 7 ausgelesen wurde, dem Addierer 12 als erster Summand zugeführt. Als zweiter Summand wird dem Addierer die Abweichungsfrequenzzahl Pt bis Pi₄ von dem Kodezahlgenerator 9 zugeführt.

Der Kodezahlgenerator 9 ist in der Weise konstruiert, daß der Grundfrequenz eines zu erzeugenden Musiktones eine maximale Frequenzabweichung von ±18 Hz erteilt wird.

Im folgenden wird die Erzeugung der Steuerimpulse /VPerläutert.

Als Rauschimpulsgenerator 10 wird ein konventioneller Maximallängenzähler verwandt Der Maximallängenzähler erzeugt regellos Impulse und Impulslücken von bestimmter Länge und enthält ein 17-Bit-Schieberegister SR2 mit einem einzigen Eingang und parallelen Ausgang, eine ODER-Schaltung OR₂O. der die Ausgänge sämtlicher Stufen des Schieberegisters SR2 zugeführt sind, und einen Inverter /5, der der ODER-Schaltung OR20 nachgeschaltet ist, sowie eine Exclusiv-ODER-Schaltung EORu an die die Ausgänge der vierzehnten

und siebzehnten Stelle des Sieberegisters SR₂ gelegt sind. Ferner ist eine ODER-Schaltung OR\ vorhanden, mit der die Ausgänge des Inverters /5 und der Exclusiv-ODER-Schaltung EOR\ verbunden sind, und deren Ausgang iji den Eingang des Schieberegisters SR₂ angeschaltet ist. Am Ausgang der siebzehnten Stelle des Schieberegisters SR₂ werden die Steuerimpulse NP ausgegeben.

Eine Periode des von einem Maximallängenzähler der oben beschriebenen Konstruktion erzeugten Impulszuges beträgt bekanntermaßen 2¹⁷—1 (d.h. Anzahl der Verschiebungen multipliziert mit der Zeit für eine Verschiebung. Die Periode zur Erzeugung eines Schiebeimpulses SyC für das Schieberegister SA₂ beträgt hier 25 us, wie in Fig.6(i) dargestellt ist. DementsDrechend beträgt eine Periode des am Ausgangsanschluß des Schieberegisters erzeugten Impulszuges

(2¹⁷ - 1) χ 25 χ 1(T⁶ = 3,277 (see).

Diese Zeit dauert es, bis dasselbe Impulsmuster sich wiederholt In dem Fall, daß ein Signal demselben Musters mit einer Periode von 1 bis 2 Sekunden wiederholt erzeugt wird, kann ein Signal kaum vom merklichen Gehör als regellos empfunden werden. Wenn das Signal jedoch mit einer Periode in der Größenordnung von 3 Sekunden wiederholt wird, wird d'e Periodizität des Signals kaum bemerkt, so daß angenommen werden kann, daß die Steuerimpulse NP regellos auftreten. Da ferner die Steuerimpulse für 12 Töne im time-sharing-Betrieb erzeugt werden, beträgt die Periode für die Steuerimpulse NP für einen Kanal (einen Ton) 3,277 χ 12 (sec). Es leuchtet ein, daß die Periodizität eines derartigen Signals überhaupt nicht wahrnehmbar ist Die Impulslänge der Steuerimpulse beträgt 25 us. Die Impulslänge der Schiebeimpulse SyC kann relativ lang gewählt werden, so daß als Schieberegister SA₂ ein Schieberegister ausreicht, das mit niedriger Geschwindigkeit läuft. Dies fördert die Kompaktheit und die niedrigen Herstellungskosten des Gerätes. Die Konstruktion des Rauschimpulsgenerators 10 ist nicht auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt, sondern man kann die Steuerimpulse NP auch mit anderen Einrichtungen erzeugen, die sich als Rauschimpulsgenerator 10 eignen.

Die Steuerimpulse /VPwerden dem Kodezahlgenerator 9 zugeführt, in der die erste oder die zweite Abweichungsfrequenzzahl in Abhängigkeit davon erzeugt werden, ob der Steuerimpuls NP ansteht oder nicht (1,0). Der Kodezahlgenerator 9 enthält einen Dekodierer Dj, der ein aus 2 Bit bestehendes Tiefensignal Wi, W₂ dekodiert und eine logische Schaltung, die die erste oder zweite Abweichungsfrequenzzahl P₆ bis Pm als Antwort auf den Steuerimpuls Λ/Perzeugt und die Abweichungsfrequenzzahl P₆ bis Pu entsprechend den dekodierten Tiefensignalen W\, W₂ steuert.

Die Amplitude der Abweichungsfrequenzzahl Pb bis Ph wird in 4 Stufen gesteuert Die Steuerung folgt entsprechend den Tiefensignalen Wi, W₂. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß das Tiefensignal W₂, W\ eine »Tiefe 0« repräsentiert, einen Zustand, in dem keine Frequenzmodulation hervorgerufen werden solL Dabei ist das Tiefensignal W₂, W₁ =0 0. Ist dieses Tiefensignal 01₁ dann ist »Tiefe 1«, eingeschaltet; ist es 1 0, dann ist »Tiefe 2« eingeschaltet und ist es 1 1, dann ist »Tiefe 3« eingeschaltet Der Grad an Tiefe steigt stufenweise an (d.h. der Wert der Abweichungsfrequenzzahl Pe—Pu kann stufenweise erhöht werden).

Der Tiefensignalgenerator U enthält ein (nicht dargestelltes) Stellglied, an dem das Tiefensignal W₂, W, einstellbar ist, und eine Matrixschaltung zur Umwandlung des von dem Stellglied abgegebenen Signals in das Tiefensignal W₂, W₁. In dem Fall, daß die Rauschmodulation für jede Tastatur separat durchgeführt werden soll, ist für jede Tastatur ein Stellglied und eine Matrixschaltung erforderlich. Zusätzlich dazu ist eine Datenauswahlschaltung vorgesehen, die die Tiefensignale Wj₁ W₂ selektiv ausgibt Die TLefensignale werden für jede Tastatur in Abhängigkeit von der vom Tasten-Übertrager 3 kommenden Tastaturangabe K\, K₂ erzeugt

Der Dekodierer Di erzeugt ein »!«-Signal an einer Ausgangsleitung h, wenn das Tiefensignal W₂, Wi =0 0 ist, ein »I «-Signal an einer Ausgangsleitjng /1, wenn das Tiefensignal W₂, Wi=Ol ist, ein »!«-Signal an einer Ausgangsleitung /_2l wenn das Tiefensignal W₂, Wi = 1 0 ist, und ein »!«-Signal an einer Ausgangsleitung /3, wenn das Tiefensignal W₂, Wi-1 1 ist Das Signal an Ausgangsleitung /0 wird einem der Eingangsanschlüsse einer UND-Schaltung As₂ über einen Inverter k zugeführt und das Signal an Ausgangsleitung /< wird jeweils einem Eingangsanschluß jedes UND-Tores Λ49 und Αχ zugeführt. Das Signal an Ausgangsleitung I₂ liegt am Eingang einer ODER-Schaltung OR₂₂ und ferner an einem Eingang der UND-Schaltung An. Das Signal der Ausgangsleitung h liegt direkt an der ODER-Schaltung OR23. Die Steuerimpulse NP werden den anderen Eingangsanschlüssen der UND-Schaltungen A49 bis An zugeführt. Der Ausgang der UND-Schaltung Λ49 ist mit der ODER-Schaltung OR₂₂ verbunden und die Ausgänge der UND-Schaltungen Αχ und As\ sind mit ODER-Schaltung OA₂₃ verbunden.

Entsprechend der oben beschriebenen Konstruktion wird das Signal an Ausgangsleitung A, an der niedrigstwertigen Stelle Pt der Abweichungsfrequenzzahl P₆ bis Pm erzeugt. Der Ausgang der ODER-Schaltung ORi₂ ist an der zweiten Stelle Pi vorgesehen und der Ausgang der ODER-Schaltung OR2 an der dritten Stelle Pg. Der Ausgang der UND-Schaltung A52 ist an der vierten bis an der vierten bis zur höchstwertigen Stelle Pig bis Pi vorgesehen. Die Werte der in Abhängigkeit von dem Tiefensignal W₂, W und dem Steuerimpuls NP erzeugten Abweichungsfrequenzzahl P₆ bis Ph sind, als Beispiel, in Tabelle Il wiedergegeben.

T;ihellc Il	Steuer impuls	Abweichiing<frcqucn//ahl	l'r*	0	0	/'in	/1,	/\	/'	/'
*Iid'cnsign;il	V/'	/V.	0	0	(I	(I	(I	(I	(I	(I
Tide (I H,	(I	0	0			(I	0	0	(I	0
(I (M)	I	0

	15	25	23 881	Po	Pv	- Pu	Pw	16	P9	P*	Pi	P6
Fortsetzung				0	0	0	0		0	0	0	1
Tiefensignal	Steuer impuls	Abweichungsfrequenzzahl	1	1	1	1		1	1	1	1
Tiefe W2W1	NP	Ph	0	0	0	0	0	0	1	0
1 OI	0	0	1	1	1	1	1	1	I	0
	I	1	0	0	0	0	0	1	0	0
2 10	0	0	1	1	1	1	1	1	0	0
	1	1
3 1 1	0	0
	1	1

Die Erzeugung dieser Abweichungsfrequenzzahl wird am Beispiel von »Tiefe 3« in Tabelle II erläutert Wenn kein Rauschimpuls NP erzeugt wird (Signal »0«), sind die UND-Schaltungen An bis As? gesperrt Da in dieser Zeit das »1 «-Signal an Ausgangsleitung /j der ODER-Schaltung OR73 zugeführt wird, erzeugt nur ORa »1 «-Signal. Dementsprechend wird nur der Inhalt der achten Stelle Ps als »1 «-Signal dem Addierer zugeführt und die Inhalte der übrigen Stellen sind sämtlich »0«. Wenn der Steuerimpuls NP erzeugt wird (Signal »1«), wird die UND-Schaltung Λ52 geöffnet, so daß die UND-Schaltung A₅₂ und die ODER-Schaltung OR23 jeweils ein »1 «-Signal erzeugen. Dementsprechend sind die Inhalte der Stellen Pg bis P\* »1« und die Inhalte der Stellen Pj und Pf₁ sind »0«. Die Abweichungsfrequenzzahl Pe bis P\a, die erzeugt wird, wenn kein Steuerimpuls NP e.Tseugt wird (Signal »0«), stellt die erste Abweichungsfrequenzzahl und die Abweichungsfrequenzzahl Pf, bis Pn, die erzeugt wird, wenn der Steuerimpuls NP ansteht (Signal »1«), stellt die zweite Abweichungsfrequenzzahl dar.

In der oben beschriebenen Weise werden die erste und die zweite Abweichungsfrequenzzahl in Abhängigkeit davon erzeugt, ob ein Steuerimpuls NPansteht oder nicht

Die erste Abweichungsfrequenzzahl in Tiefe 3, ausgedrückt in Dezimalschreibweise mit der höchstwertigen Stelle Pn an der ersten Stelle, beträgt etwa 0,0156. Da die Abweichungsfrequenzzahl durch eine Frequenzdifferenz AF repräsentiert ist, können F und / in Gleichung (1) durch ΔFund Δ f ersetzt werden:

0,0156 = 64 χ Af χ α χ 10~⁶ (2)

Wenn α χ 64 χ ΙΟ"⁶ = 0,00086356 ist,

ist Af = 0,0156 = 0,00086365 4= 18 .

Dies bedeutet daß durch die erste Abweichungsfrequenzzahl eine Frequenzabweichung in der Größenordnung von etwa 18 Hz erfolgt.

Andererseits ergibt die zweite Abweichungsfre-

quenzzahl eine Frequenzabweichung von etwa —18 Hz gegenüber der Grundfrequenz, wie weiter unten noch erläutert wird.

Aus Tabelle II ersieht man. daß in den Fällen »Tiefe 2« und »Tiefe 1« etwas geringere Werte der Frequenzabweichung entstehen als im Fall von »Tiefe 3«.

Es sei angenommen, daß die Steuerimpulse NP regellos erzeugt werden, die F i g. 7(a) zeigt Die erste Abweichungsfrequenzzahl wird sequentiell in der durch die unschraffierten Bereiche angegebenen Weise erzeugt und die zweite Abweichungsfrequenzzahl in der durch die schraffierten Bereiche in Fig.7(d) angegebenen Weise.

Als Addierer 12 kann ein beliebiger digital arbeitender Addierertyp eingesetzt werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Addierer benutzt, an dessen Eingangsanschlüsse ödie Grundfrequenzzahl Fi bis F|4 von dem Speicher 7 als erster Summand gelegt ist An den zweiten Eingangsanschlüssen A von der sechsten bis zur höchstwertigen Stelle liegt die Abweichungsfrequenzzahl Ps bis Ph vom Kodezahlgenerator 9 als zweiter Summand. Ferner ist ein Register zur zeitweiligen Speicherung des Ausgangssignals einer jeden Stelle des Addierers 12 und ein Register zur zeitweiligen Speicherung (für 1 us) eines Übertragungssignals eventuell zusätzlich vorgesehen.

In diesem zuletzt genannten Fall wird ein Zwischenergebnis der Addition in dem ersten Register zirkulierend alle 1 μδ als Antwort auf den Haupttaktimpuls Φ\ dem Eingang des Addierers 12 zugeführt und zu dem von dem zweiten Register her angelegten Übertragssignal hinzuaddiert Das Ergebnis der Addition Si bis 5_M wird über eine Torschaltung 13 einem Aubgabeschieberegister 14 zugeführt

Unte. der Annahme, daß die Frequenzzahl Fi bis Fu der Note Q von dem Speicher 7 erzeugt wird, wird im folgenden die Rechenoperation des Addierers 12 erläutert. Wenn das Tiefensignal Wi, W₂ auf »Tiefe 3« gestellt ist und die erste Rauschinformation erzeugt wird, wird als Ergebnis der Addition S\ bis 5m ein Wert durch Addieren der ersten Abweichungsfrequenzzahl zur Grundfrequenzzahl Fi bis F_M gemäß Tabelle III erzeugt.

Tabelle	III	1. Summand	0	0	0	0	0	0	1	0	0
NP=O	2. Summand	0	0	1	1	0	1	0	1	1
	Additionsresultat	0	0	1	1	0	I	1	1	1
	Stelle	14	13	12	11	10	9	8	7	6

Fortsetzung

NP = 1 1. Summand 111111

2. Summand 0 0 110 1

i Additionsresultat 0 0 1 1 0 0

1 0 1

0 1 I

Wenn die zweite Abweichungsfrequenzzahl erzeugt wird (NP-\), wird ein Obertragsignal von der vierzehnten, d.h. der höchstwertigen Stelle zu einer ι ο fünfzehnten Stelle während des Überfließens unterdrückt Dementsprechend wird als Ergebnis der Addition 5i bis 5n ein Wert erzeugt, der im wesentlichen durch Subtraktion der ersten Abweichungsfrequenzzaril von der Grundfrequenzzahl entstanden ist. ι s

Die Frequenzmodulation wird in der Weise durchgeführt, daß eine Frequenzabweichung von 18Hz der Grundfrequenz hinzuaddiert wird, wogegen die Frequenzabweichung von 18 Hz von der Grundfrequeitz abgezogen wi;d, wenn die zweite Abweichungsfrequenzzahl erzeugt wird. Die Frequesmahl Fm; bis Fm\,-„ die in der oben beschriebenen Weise frequenzmoduliert worden ist, wird vom Addierer 12 erzeugt

Bei der Konstruktion des Frequenzzahlengenerators 4 müssen die Operationszeit des Frequenzzahlenspeichers 7, der aus einem geeigneten konventionellen Speicher besteht beispielsweise einem Festwertspeicher, sowie die für die Addition im Addierer VA benötigte Zeit berücksichtigt werden. Zur Erzielung eines ordnungsgemäßen Betriebes ist unerläßlich, dal! die für die Addition benötigte Zeit mit der Operation des gesamten Systems synchronisiert wird. Daher ist ein Synchronisiersignalgeneriitor 15 zur Synchronisierung zwischen den verschiedenv-nen Baugruppen des Systems vorgesehen.

Es sei angenommen, daß die Maximalzahl der gleichzeitig zu erzeugenden Musiktöne 12 beträgt Der Synchronisiersignalgenerator 15 enthält ein 25-Bitschie· beregister mit einem Eingang und paralleler Ausgabe, ein ODER-Tor OR*, das an die Ausgänge der ersten bis vierundzwanzigsten Stelle des Schieberegisters SR\ angeschlossen ist und Inverter I₃ und U- Der Inhalt des Schieberegisters SR\ wird, gesteuert durch den Takt Φι in jeweils 1 |is um eine Stelle weitergeschoben und der Ausgang der fünften Stelle wird als Synchronisierimpuls 5/6 benutzt Der Ausgang der vierundzwanzigsten Steile dient zur Erzeugung des Synchronisierimpulses 5/25 und der Ausgang der fünfundwanzigsten Stelle zur Erzeugung des Synchronisierimpulses 5/1. Die Beziehung zwischen den jeweiligen Impulsen Sy 1, Sy 6, 5/25 und 5/25 sind in den F i g. 6(c) bis 6(f) abgebildet F i g. 6(a) zeigt die Kanalzeit Die Ausgänge der ersten bis zwölften Stelle sind mit einer ODER-Schaltung OR₁₉ verbunden, deren Ausgang an den Rauschimpulsgenerator 10 zur Übertragung der in Fig.6(i) dargestellten Schi ibeimpulse SyCangeschlossen ist

Eine Abtast- und Halteschaltung 16a hält die Tastenadresse N\ — Bi während einer Impulsperiode der Synchronisierimpulse Sy 1 (d. h. 25 μβ) gespeichert und liefert diese Tastenadressen an den Frequenzzahlenspeicher 7, bis der nächste Impuls 5/1 kommt. Eine Abtast- und Halteschaltung 166 hält in gleicher Weise die Tiefensignale W₁ - Wi vom Tiefensignalgenerator 11 während einer Impulsperiode des Synchronisierimpulses 5/1 gespeichert und liefert diese Signale an den Kodezahlgenerator 9, bis der nächste Impuls 5/1 kommt.

Eine erste Torschaltung 17a besteht aus mehreren

UND-Schaltungen, von denen jede an einem Eingang mit einer entsprechenden Ausgangsstelle Fi bis Fh des Frequenzzahlenspeichers 7 verbunden ist und an ihrem zweiten Eingang den Synchronisierimpuls Sy 6 empfängt

Eine zweite Torschaltung 17ύ besteht in gleicher Weise aus mehreren UND-Schaltungen, von denen jede !."•.it einem Eingang an die entsprechende Ausgangsstelle P₆ bis Ph des Kodezahlgenerators 9 angeschlossen ist Diese Torschaltungen 17a und 17b liefern bei Ankunft des Synchronisierimpulses 5/6 die Frequenzzahl Fi bis /⁷H und die Abweichungsfrequenzzahl Pf, bis Pn an den Addierer 12, und zwar jeweils an den Eingang für den ersten bzw. zweiten Summanden.

Da das Intervall zwischen den Synchronisierimpulsen 5/1 und 5/ 6 5μ5 beträgt, kann das Auslesen des Speichers 7 innerhalb von 5 με beendet werden, wie F i g. 6(g) zeigt Die Operationszelt des Speichers 7 ist daher ausreichend sichergestellt Ferner reicht als Speicher 7 ein Festwertspeicher mit niedriger Ausgabegeschwindigkeit aus, so daß der Speicher 7 sehr kompakt und mit geringen Kosten hergestellt werden kann.

Eine dritte Torschaltung 13 enthält UND-Tore A_2i bis Au, von denen jedes mit einem Eingang an die entsprechende Ausgangsstelle des Addierers 12 angeschlossen ist während der andere Eingang den Synchronisierimpuls 5/25 empfängt Ferner enthält die Torschaltung 13 UND-Schaltungen Λ35 bis A₄₈, von denen jede mit einem Eingang ein Rückkopplungssignal von der letzten Stufe eines entsprechenden Schieberegisters von der Ausgangschieberegis^rgruppe 14 erhält und am anderen Eingang das Signa) 5/25 empfängt das die entgegengesetzte Polarität aufweist wie der Synchronisierimpuls 5/25. Ferner enthält die Torschaltung 13 ODER-Tore OR₅ bis OA₁₈ von denen jedes die Ausgangssignale entsprechender UND-Tore A₁] bis Ay₁ und An bis A« empfängt Wenn die dritte Torschaltung

13 den Synchronisierimpuls 5/25 empfängt, liefert sie Signale S\ bis 5i«, die die Ergebnisse der in dem Addierer 12 durchgeführten Addition darstellen (d. h. die modifizierte Frequenzzahl F_n, ι bis F_n, 14), an die jeweiligen Eingänge der Schieberegister der Ausgabeschieberegistergruppe 14. Wenn der Synchronisierimpuls 5/25 nicht an die dritte Torschaltung gelegt ist, laufen die Ausgangsdaten der Schieberegistergruppe 14 weiter um.

Da das Intervall zwischen den Synchronisierimpulsen 5/6 und 5/15 19 us beträgt wie F i g. 6(h) zeigt, ist die Operation des Addierers 12 ausreichend abgesichert Das Signal 5/25 dient zum Rücksetzen des Additionsergebnisses.

Jedes Schieberegister der Ausgabeschieberegistergruppe 14 besitzt 12 Wörter, von denen jedes aus 14 Bit besteht, und wird nacheinander von dem Takt Φι weitergeschoben. Die Ausgabeschieberegistergruppe

14 dient dazu, das Additionsergebnis S₁ bis 5_M im time-sharing-Betrieb an mehrere Kanäle weiterzuleiten. F i g. 6(a), in der die jeweiligen Kanalzeiten abgebildet sind, und F i g. 6(b), in der die Periode zur Erzeugung der Synchronisierimpulse dargestellt ist, zeigen, daß die

Tastenadresse /Vi bis B₁ und das Tiefensigna! IVi, Wi jeweils in den Abtast- und Halteschaltungen 16a und 16ö in der Reihenfolge des ersten, zweiten ... Kanals jedes Mal dann eingespeichert werden, wenn der Synchronisierinipuls Sy \ an diese Abtast- und Halteschaltungen 16a und 16ft angelegt wird.

Infolge davon wird das Additionsergebnis für jeden Kanal (d. h. für jede Taste oder jeden Ton), das in dem Addierer 12 ennittelt worden ist, sequentiell mit einem Intervall von 25 us pro Kanal vom Addierer ausgege- ι ο ben.

Fig.7(c) zeigt ein Zeitdiagramm, des von dem Addierer 12 für jeden Kanal ermittelten Additionsergebnisses. Es dauert 300 us bevor die Additionsergebnisse für alle 12 Kanäle von dem Addierer 12 ausgegeben worden sind. Das Ausgangssignal der letzten Stufe einer jeden Ausgabeschieberegistergruppe 14 ist rückgekoppelt und die Daten für einen speziellen Kanal werden in jeder Tastenzeit rezirkuliert, um die Schieberegistergruppe 14 in die Lage zu setzen, in jeder Tastenzeit das Addstionsergebnis Si bis Sh für den speziellen Kanal an die Frequenzzähler 5a bis 5c als frequenzmodulierte Frequenzzahl F_m \ bis F_m \* weiterzuleiten. Neue Daten werden in dem speziellen Kanal aiie 300 us gespeichert

Nimmt man z. B. den ersten Kanal der F i g. 7(b) und 7(c), so beginnt die Erzeugung der modifizierten Frequenzzahl F_m 1 bis F„ _M (d. h. der Frequenzzahl, die im Falle von »Tiefe 3« einer Frequenz entspricht, die um 18 Hz niedriger ist als die Grundfrequenz), die durch die zweite Abweichungsfrequenzzahl (schraffierter Bereich) frequenzmoduliert worden ist, zu einem Zeitpunkt f|. Die zweite Frequenzzahl wird den Frequenzzählern 5a bis 5c mit einer Periodendauer von 25 μς während 300 us 25mal zugeführt Von einem Zeitpunkt ti an, wird die erste Frequenzinformation F_n, \ bis F_n, μ (d. h. die Frequenzinformation entsprechend einer Frequenz, die im Falle von »Tiefe 3« um 18 Hz höher ist als die Grundfrequenz), die durch die erste Rauschinformation moduliert ist (unschraffierter Bereich), in gleicher Weise der Abtast-Steuereinheit 5a bis 5c zugeführt

Ob die Grundfrequenzzahl durch die erste Abweichungsfrequenzzahl oder die zweite Abweichungsfrequenzzahl moduliert wird, wird willkürlich bzw. regellos bestimmt Statistisch ist die Wahrscheinlichkeit, daß die Grundfrequenzzahl durch die erste oder die zweite Abweichungsfrequenzzahl moduliert wird, 50%, d.h. gleich.

50

IV. Erzeugung der Wellenform eines Musiktones

Die niedrigstwertigen Steilen bis hinauf zur sechsten Stelle der Frequenzzahl F_n, 1 bis F_n, u werden von dem Ausgang des Schieberegisters 14 dem Bruchzahlzähler 5a zugeführt, die Stellen von der siebten Stelle an aufwärts bis zur dreizehnten Stelle werden dem Bruchzahlzähler 5b zugeführt und die höchstwertigen Stellen werden dem Ganzzahlzähler 5czugeführt.

Die Zähler 5a bis 5c enthalten Addierer AD\ bis AD₃ und Schieberegister SF_t bis SF₃, wie F i g. 9 zeigt Jeder der Addierer ADi bis AD₃ addiert das Ausgangssignal des entsprechenden Schieberegisters SF\ bis 5F₃ zu dem Ausgangssignal der Ausgabeschieberegistergruppe 14. Die Schieberegister SFi bis SF₃ können zwölf Arten von Ausgangssignalen in zeitlicher Folge von den Addierern μ ADi bis A D₃ speichern, und sie auf die Eingangsseite der Addierer AD\ bis AD₃ zu; jckkoppeln. Die Schieberegister SFi bis 5F₃ haben jeweils die gleiche Anzahl Stellen wie Musiktöne gleichzeitig reproduzierbar sein sollen, z.B. zwölf bei dem vorliegenden Beispiel. Dine Anordnung hat den Zweck, die Frequenzzähler im time-sharing-Betrieb zu betreiben, da der Frequenzzahlengenerator 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 Sie haltung in bezug auf den ersten Kanal erläutert Wenn der Inhalt des ersten Kanals des Schieberegisters 5F_t des Bruchzahlzählers 5a »0« ist, werden anfangs die ersten 6 Bit des Bruchzahlbereiches in den ersten Kanal des Schieberegisters 5Fi eingespeichert Nachdem eine Tastenzeit vergangen ist, wird eine neue Frequenzzahl F_n, 1 bns Fm₆ zu dem bereits in dem ersten Kanal gespeicherten Inhalt hinzuaddiert Diese Addition wird in jeder Tastenzeit wiederholt und die modifizierte Frequenzzahl F_n, 1 bis Fm 6 wird kumulativ zu den gespeicherten Inhalten hinzuaddiert Wenn bei der Additon ein Übertrag stattfindet, wird ein Obcrtragssignal C, von dem Zähler 5a zum nächsten Zähler 5b gegeben. Der Bruchzahlzähler 56 besteht aus dem Addierer ADi und dem Schieberegister SF₂, das ebenfalls eine kumulative Addition der modifizierten Frequenzzahlteile F_n,? bis Fm 13 durchführt, & h. der nächsten 7 Bit des Bruchzahlbereichs. Das Übertragssignal Q legt, wenn ein Übertrag als Ergebnis der Addition stattfindet, ein Übertragssignal C₂ an dem Addierer AD₃. Der Ganzzahlzähler 5c besteht aus dem Addierer AD₃ und dem Schieberegister SF₃ und empfängt das Einzelbit Fm μ und das Übertragssignal C₂ vom Addierer AD₂ und erzeugt eine kumulative Addition in derselben Weise wie oben anhand der Bruchzahlzähler 5a und 56 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 eine Periode der Wellenform eines zu erzeigenden Musiktones in Form von Probenpunkten mit der Probenzahl /7=64 gespeichert ist, ist der Ganzzahlzähler 5c derart aufgebaut, daß er 64 Stellen hat und daß die eine Wellenformperiode beendet wird, wenn der Kumulativwert der modifizierten Frequenzzahlen Fm 1 bis F_m u auf 64 angestiegen ist

Da die Abweichungsfrequenzzahl P₆ bis Pn nicht erzeugt wird, wenn das Tiefensignal W₂, ΗΊ=0 0 ist, wird in diesem Fall die Grundfrequenzzahl F_n, \ bis F_n, n direkt den Zählern 5a bis 5c zugeführt Die Geschwindigkeit des Anwachsens des Kumulativwertes in der Abtast-Steuereinheit 5a bis Seist daher konstant und die Periode des Auslesens des Wellenformspeichers 6 ist ebenfalls konstant Daher wird eine Musikton-Wellenform entsprechend der Grundfrequenz erzeugt, ohne daß eine Frequenzmodulation stattfinden würde.

Wenn die erste oder die zweite Abweichungsfrequenzzahl regellos erzeugt werden, wird das Auslesen der Wellenform aus dem Wellenformspeicher 6 entsprechend geändert. In dem Fall, daß das Auslesen durch den Kumulativwert der Frequenzzahl F_n, 1 bis F_n, η durchgeführt wird, die durch die erste Abweichungsfrequunzzahl frequenzmoduliert worden ist, wird eine Musikton-Wellenform entsprechend einer Frequenz f\ erzeugt, die um eint bestimmte Frequenzdifferenz (18 Hz in »Tiefe 3«) höher ist als die Grundfrequenz. In dem Fall, daß das Auslesen durch den Kumulativwert derjenigen Frequenzzahl F_m, bh /-'„u

erfolgt, die durch die zweite Abweichungsfrequenzzahl frequenzmoduliert worden ist, wird eine Musikton-Wellenform entsprechend einer zweiten Frequenz fj erzeugt, die um eine bestimmte Frequenzabweichung (18Hz bei »Tiefe 3«) niedriger ist als die Grundfrequenz.

Wenn die erste und die zweite Abweichungsfrequenzzahl regellos erzeugt werden, weicht die Frequenz des Musiktones willkürlich zu einer der Frequenzen f\ und Z₂ hin ab. Hierdurch wird ein eigenwilliger Musikton erzeugt, der einer rauhen Stimme ähnelt. Der Grundton des auf diese Weise erzeugten Musiktones ist, für das menschliche Gehör wahrnehmbar, dem Hauptwert der Frequenzen /Ί und /j, d. h. dem Grundton der Grundfrequenz gleich, weil die Wahrscheinlichkeit, daß die erste oder die zweite Abweichungsfrequenzzahl erzeugt wird, 50% beträgt, wie oben schon erläutert wurde. Demnach wird ein gefälliger Ton mit rauher Färbung mit dem Nominal-Grundton der ausgewählten Note reproduziert.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel führt der Addierer 12 eine Addition der Grundfrequenzzahl mit der positiven oder negativen Abweichungsfrequenzzahl aus. Der Rechner 8 kann aber auch so ausgebildet sein, daß die zweite Abweichungsfrequenzzahl als Komple- >-, ment der ersten Abweichungsfrequenzzahl gebildet wird, wobei der Addierer zur Berechnung des Komplements dient. In diesem Fall muß die Abweichungsfrequenzzahl als ein Verhältnis zur Grundfrequenzzahl F\ bis Fm vorliegen. jo

V. Erzeugung einer Hüllkurven-Wellenform

Die Wellenform eines Musiktones wird aus dem Wellenformspeicher ausgelesen. Die Gesamthöhe des Musiktones wird von dem Ausgangssignal des Hüllkur- i^r, venspeichers 21 gesteuert. Das Auslesen einer Hüllkurven-Wellenform aus dem Hüllkurvenspeicher 21 wird von dem Hüllkurvenzähler 20 gesteuert und wird im folgenden unter Bezugnahme auf F i g. 9 beschrieben.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel eines Hüllkurvenzählers 20. Diese enthält einen Addierer ADs und ein Schieberegister SRs für zwölf Wörter zu je 7 Bit. Das Additionsergebnis des Addierers ADs wird in je 1 Tastenzeit den entsprechenden Kanälen des Schieberegisters SRs zugeführt Im einzelnen addiert der Addierer 5 die Ausgangssignale des Schieberegisters SRs und die Taktimpulse und erzeugt ein Ergebnis S, das dem Eingang des Schieberegisters SRs zugeführt wird. Dadurch wird bewirkt, daß der Hüllkurvenzähler 20 fortlaufend eine Kumulativzählung für jeden der Kanäle durchführt

Ein Ausgangssignal, das den gezählten Wert repräsentiert, wird von dem Hüllkurvenzähler 20 einem Hüllkurvenspeicher 21 zugeführt Die in einer dem gezählten Wert entsprechenden Adresse gespeicherte Wellenformamplitude wird fortlaufend aus dem Speicher 21 ausgelesen. Der Hüllkurvenspeicher 21 speichert eine AnhaJI-Wellenform A7Tbei 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. dreiundsechszigsten Adresse, reichen.

Die Zähloperation des Hüllkurvenzählers wird im folgenden mit Bezugnahme auf den ersten Kanal erläutert

Wenn das Anhall-Startsignal ES einem Anschluß TE, zugeführt wird, gibt eine UND-Schaltung Ast einen Taktimpuls AP an den Addierer ADs. Die UND-Schaltung Ag] ist zuvor dadurch vorbereitet worden, daß an ihren anderen Eingängen die invertierten Ausgangssignale »0« einer UND-Schaltung Αχ> bzw. einer ODER-Schaltung ORx anlagen. Die Umkehrung der Signale der UND-Schaltung Ag₀ und der ODER-Schaltung OR» erfolgte durch Inverter /Λ/β und /Λ/5. Der Addierer ADs und das Schieberegister SRs zählen nacheinander die Anhall-Taktimpulse und geben dabei die Anhall-Wellenform ,47Tdes HOllkurvenspeichers 2 aus. Wenn der gezählte Wert 16 erreicht hat, wird ein Ausgangssignal »1« von der ODER-Schaltung ORx erzeugt und der Anhall-Taktimpuls AP wird von der UND-Schaltung A^ nicht mehr durchgelassen. Der Anhall-Taktimpuls AP wird weiterhin daran gehindert, bei den folgenden Zählungen die UND-Schaltung 81 zu passieren. Demnach wird die Zählung beendet und die in der Adresse 16 des Hiillkiirvensnpirherx EM gpsppicherte Amplitude wird weiterhin ausgelesen. Auf diese Weise ist der Dauerzustand erreicht

In diesem Stadium erhält die UND-Schaltung An ein »!«-Signal von der ODER-Schaltung ORy, und ein weiteres »!«-Signal, das durch Inversion des Ausgangssignals »0« der UND-Schaltung Am durch den Inverter INf, entstanden ist. Wenn das Abkling-Startsignal DIS dem Anschluß TEi zugeführt wird, läuft der Abkling-Taktimr'jls DP durch die UND-Schaltung An und gelangt zum Addierer ADs. Dadurch wird bewirkt, daß der Hüllkurvenzähler 20 die Zähloperation für die Zählwerte nach 16 wieder aufnimmt und die Abkling-Wellenform aus dem Hüllkurvenppeicher 21 ausgelesen wird. Wenn der gezählte Wert 63 erreicht hat, werden alle Eingänge der UND-Schaltung Ago »1«, so daß die UND-Schaltung Ag₀ am Ausgang ein »!«-Signal erzeugt. Die UND-Schaltung Ag2 hört auf, den Abküng-Taktimpuls DPdurchzulassen und die Zähloperation wird beendet. Das Auslesen der Hüllkurven-Wellenform ist beendet.

VI. Beschreibung eines
weiteren Ausführungsbeispiels

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Musikinstruments.

Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführungsform darin, daß die regellose Frequenzmodulation durch die Abweichungsfrequenzzahl nur während einer bestimmten Zeitperiode vom Beginn der Tonreproduktion aus erfolgt, und daß der Modulationsfaktor sich stufenweise während dieser Zeitperiode von einem bestimmten Wert biE juf 0 hin verringert Bei diesem Ausführungsbeispie! ist der Tiefensignalgenerator 11 in Fig. 1 durch einen Tiefensignalgenerator 18 ersetzt, der in Betrieb gesetzt wird, wenn eine Taste gedrückt wird, und dann Tiefensignale erzeugt, die sich stufenweise ändern. Ferner ist ein Taktimpulsgenerator 19 vorgesehen, der den Tiefensignalgenerator 18 mit Taktimpulsen versorgt, die sich in Abhängigkeit von der Tastatur voneinander unterscheiden. Die Konstruktion dieses Ausführungsbeispiels ist in bezug auf die übrigen Teile im wesentlichen die gleiche wie nach F i g. 1. Die folgende Beschreibung berücksichtigt daher nur die unterscheidenden Merkmale beider Ausführungsbeispiele.

Der Tiefensignalgenerator 18 beginnt nach Erhalt eines das Anschlagen einer Taste angebenden Signals ES von dem Tastenübertrager 3 mit dem Zählen der von dem Taktimpulsgenerator 19 erzeugten Taktimpulse und erzeugt Tiefensignale W\, Wj, deren Wert sich

stufenweise von »Tiefe 3« (Anfangszustand) auf »Tiefe 2«,... abschwächt, wie F i g. I l(b) zeigt. Die Verringerung des Tiefenbpreichs erfolgt in Übereinstimmung mit vorbestimmten Zählbereichen I, II, III.., die stufenweise erhöht werden. Diese Tiefensignale W\, W₂ werden dem Kodezahlgenerator 9 zugeführt, wodurch die Absolutwerte der ersten und der zweiten Abweichungsfrequemzahl stufenweise in der in Fig. 1 l(c) gezeigten Weise verringert werden. Der Frequenzmodulationsfaktor der Rausch-Frequenzmodulation hat daher seinen Maximalwert, wenn die Taste gerade angeschlagen worden ist und wird im Laufe einer bestimmten Zeitspanne auf 0 reduziert (d. h. auf »Tiefe 0« in Fig-ll(b)).

Gemäß Fig. 12 enthält der Tiefensignalgenerator 18 einen Addierer AD* und ein Schieberegister SR₃ mit 12 Wörtern zu je 6 Bit. Wenn das Anhall-Startsignal ES vom Tasten-Übertrager 3 angelegt wird, wird der Takt CP vom Taktimpulsgenerator 19 an den Addierer ADi, über eine UND-Schaltung Am gelegt und in jeder Tastenzeit für jeden Kanal kumulativ addiert. Das Ergebnis der Addition wird dem jeweiligen Kanal des Schieberegisters SR3 über eine Torstellung G\ zugeführt. Die Ausgangssignale des Schieberegisters SR₃ werden auf einen Eingangsanschluß B des Addierers ADa rückgekoppelt und in diesem kumulativ addiert. Der Ausgang at der der höchstwertigen Stelle und der Ausgang as der nächstfolgenden Stelle des Schieberegisters SR₃ werden jeweils über Inverter IN₉ und //V₈ mit Anschlüssen Tt und Ts verbunden, an denen Signale jo anstehen, die durch Invertierung der Signale der Ausgänge a$ und at erzeugt worden sind. Die Signale an den Anschlüssen Tsund Tt werden als Tiefensignale Wi, W₂ benutzt. Um zu verhindern, daß der Taktimpuls CP anliegt, wenn die Zählung auf 48 angestiegen ist, und um dadurch die Zählung auf 48 zu halten, sind UND-Schaltung /4.61 und ein Inverter /JVio vorgesehen.

Wie Fig. 13(a) und 13(b) zeigen, ist das Signal a«, a_s = 0 0, und das Tiefensignal W₂, W\ ist 1 1 (»Tiefe 3«), wenn der Zählwert zwischen 0 und 15 liegt. Wenn der Zählwert zwischen 16 und 31 liegt, ist das Signal a$, ΐ_: = 0 1, und das Tiefensignal W₂, Wi ist 1 0 (»Tiefe 2«). Wenn der Zählwert bei 32 bis 47 liegt, ist das Signal S₆, a₅= 1 0 und das Tiefensignal W₂, W, ist 0 1 (»Tiefe 1«). Wenn der Zählwert 48 bis 63 liegt, ist das Signal a«, a₅= 1 1 und das Tiefensignal W₂, Η-Ί ist 0 0 (»Tiefe 0«). Demnach verringert sich die Tiefe, je weiter der Zähl wert ansteigt, wie die Fig. 11 (a) und ll(b) zeigen und die Rauschtiefe, d. h. der Frequenzmodulationsfaktor, verringert sich stufenweise innerhalb eines vorbestimmten Intervalls nach dem Anschlagen einer Taste in der in Fig. 13(c) gezeigten Weise. Beispielsweise liegt der Frequenzmodulationsfaktor während einer Zeitperiode tat nach dem Anschlagen .Mner Taste beim Maximalwert (»Tiefe 3«) und wird nach einer Zeit in zu 0 (»Tiefe 0«).

Die Schnelligkeit mit der die Rauschtiefe sich ändert, kann verstellt werden, indem man die Frequenz des Taktes CPändert. Der Taktimpulsgenerator 19 kann so konstruiert werden, daß er einen Taktimpuls erzeugt, der in Abhängigkeit von der Tastatur variiert. In diesem Fall werden in Abhängigkeit von den Tastaturangaben K\, K₂ unterschiedliche Takte erzeugt und die oben erwähnte Zeitperiode wird in Abhängigkeit von der Tastatur, der die jeweils gedruckte Taste angehört, unterschiedlich.

Fig. 13 zeigt ein Beispiel einer Hüllkurven-Wellenform eines durch Drücken einer Taste erzeugten Musiktones. Die Hüllkurven-Wellenform besteht aus einer Anhall-Hüllkurve ATT, die durch den Anschlag erzeugt wird, einer Abkling-Hüllkurve DEC, die beim Loslassen der Taste erzeugt wird und einem Haltezustand SUS. F i g. 13(c) und I3(d) zeigen deutlich, daß die Rauschtiefe während des Ansteigens (Anhall) eines Tones den Maximalwert hat, so daß der Rauscheffekt während des Anhalls erzeugt wird.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die erste und die zweite Abweichungsfrequenzzahl regellos erzeugt, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Frequenz des Musiktones weicht regellos entweder nach der Frequenz f\ oder nach der Frequenz /2 hin ab, wodurch ein rauher an Heiserkeit erinnernder Musikton mit instabilem Grundton erzeugt wird. Da der Frequenzmodulationsfaktor vom Beginn des Anschlagens einer Taste stufenweise abgeschwächt wird, wie Fig. 13(c)zeigt, wird der größte Rauscheffekt während der Zeit tn\ erzeugt (d. h. die Abweichung in den Frequenzen /₍ und f₂ ist am größten). Die Frequenzabweichung f\ und f₂ wird danach stufenweise reduziert, und nachdem eine Zeitspanne t„ vergangen ist, wird ein Musikton mit stabiler Grundtonhöhe, d. h. ein Musikton entsprechend der Grundfrequenz, erzeugt. Auf die beschriebene Weise wird der Rauscheffekt einem Musikton nur während der Anhallzeit erteilt, so daß der Musikton während der Anhallzeit einen instabilen Grundton mit einer rauhen oder rohen Rauschkomponente erhält und danach einen stabilen Grundton einnimmt

Da die Wahrscheinlichkeit, daß die erste und die zweite Abweichungsfrequenzzahl erzeugt wird, jeweils gleich ist, hat der Grundton, den das menschliche Gehör empfindet, den Mittelwert der Frequenzen f\ und f₂, d. h. die Tonhöhe der Grundfrequenz. Damit wird ein einzigartiger musikalischer Rauheitseffekt während der Anhallzeit erzeugt, ohne daß der Zuhörer den Eindruck eines unangenehmen Geräusches erhält, wodurch ein gefälliger Musikton, der eine enge Anlehnung an ein na:ürliches Blasinstrument hat, reproduziert wird.

Die Frequenzmodulation kann auch während einer bestimmten Zeitperiode vom Anschlagen der Taste an konstant bleiben und die Tiefe der Frequenzmodulation kann sich danach ändern, wenn mit einer derartigen Anordnung ein gewünschter spezieller Musikeffekt erzielt wird.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche;

1. Elektronisches Musikinstrument mit digitaler Musiktonerzeugung, mit einem Frequenzzahlenspeieher, aus dem für jede gedrückte Taste eine mehrstellige digitale Frequenzzahl entsprechend der dieser Taste zugeordneten Tonhöhe auslesbar ist, mit einem Musikton-Wellenformspeicher, der die Amplituden mindestens einer Wellenform an zahlreichen diskreten Abtastpunkten in verschiedenen Speicheradressen gespeichert enthält, und mit einer durch Taktimpulse gesteuerten Abtast-Steuereinheit, die die zeitliche Folge, mit der die Inhalte der einzelnen Speicheradressen ausgelesen werden, in Abhängigkeit von der Frequenzzahl steuert, dadurch gekennzeichnet, daß