DE2543143A1

DE2543143A1 - Elektronisches musikinstrument

Info

Publication number: DE2543143A1
Application number: DE19752543143
Authority: DE
Inventors: Masanobu Chibana
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Priority date: 1974-09-27
Filing date: 1975-09-26
Publication date: 1976-04-08
Also published as: US4083285A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Musikinstrument.

Eine der charakteristischen Eigenschaften einer von einem natürlichen Musikinstrument erzeugten Tonfärbung besteht darin, daß die Amplituden der den Musikton bildenden Harmonischen sich in einer komplizierten Weise in Abhängigkeit von der Zeit ändern, die seit dem Beginn der Tonerzeugung verstrichen ist. Diese Amplitudenänderung der Harmonischen ist insbesondere gleich zu Beginn der Tonreproduktion erheblich.

In herkömmlichen elektronischen Musikinstrumenten sind die gegenseitigen Verhältnisse der jeweiligen Harmonischen auf konstante Werte in Abhängigkeit von dem zu erzeugenden Musikton festgelegt. Dadurch verliert der erzeugte Musikton an Natürlichkeit. Ferner hat bei den bekannten elektronischen Musikinstrumenten ein Musikton normalerweise nach Verstreichen einer Übergangsperiode eine

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konstante Tonfärbung, so daß man beim Hören einen monotonen Eindruck erhält.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines elektronischen Musikinstruments, das Töne mit lebendiger Tonfärbung erzeugt, indem es die Amplituden der in einem Musikton enthaltenen Harmonischen einzeln und unabhängig voneinander zu verändern gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Musikinstrument gekennzeichnet durch einen Tonfarbenspeicher zur Speicherung von Informationen, die jeweils einen Anhall-Spitzenwert, eine Anhallzeit vom Beginn der Tonerzeugung bis zum Spitzenwert, ein Halteniveau und die Abklingzeit vom Spitzenwert bis zum Beginn des Halteniveaus für jede Harmonische darstellt; eine Harmonischen-Steuereinheit, welche in Abhängigkeit von der Information sequentiell für jede Harmonische die Amplitudeninformation für die Anna11-Hüllkurve und die Abkling-Hüllkurve erzeugt; und eine Einrichtung zur Steuerung der Anhall-Hüllkurve und der Abkling-Hüllkurve der Musiktonamplituden in Abhängigkeit von der Amplitudeninformation für jede Harmonische des Musiktons.

Das. erfindungsgemäße Musikinstrument kann separat die Amplitudenverläufe der in dem Musikton enthaltenen Harmonischen verändern und hierdurch einen Musikton erzeugen, der eine naturgetreuere Nachbildung eines natürlichen Musiktones darstellt.

Das erfindungsgemäße Musikinstrument kann ferner so ausgebildet werden, daß es möglich ist, eine Amplitudenänderung einer jeden In dem Musikton enthaltenen Harmo-

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nischen in der Anhallphase und der Abklingphase des Tones zu Beginn der Tonreproduktion zu bewirken und dadurch einen Musikton zu erzeugen, der sich einem natürlichen Musikton durch geschickte Änderung der Tonfärbung beim Beginn der Tonreproduktion sehr stark annähert.

Schließlich kann bei dem erfindungsgemäßen Musikinstrument der Amplitudenverlauf einer jeden in dem Musikton enthaltenen Harmonischen amplitudenmoduliert sein, wobei für jede Harmonische eine andere Periodendauer und Modulationstiefe vorgesehen ist, um so einen Musikton ohne Monotonie zu erzeugen, der eine reichhaltige und komplizierte Tonfärbung aufweist.

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

Fig. 1 zeigt anhand einer Kurve die Amplitudenänderungen der Harmonischen (Niveauänderungen), wie sie durch eine erste Ausführungsform des erf indungsgemäßen Musikinstruments hervorgerufen werden.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Musikinstruments,

Fig. jj zeigt ein detallierteres Blockschaltbild der in Fig. 2 dargestellten Harmonischen-Steuereinheit,

Fig.4 zeigt eine grafische Darstellung eines Amplitudenmodulationssignals, das in einer anderen Ausführungsform der Erfindung dazu benutzt wird, eine Niveauänderung für jede der Harmonischen zu bewirken.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform des elektronischen Musikinstruments, und

Fig. 6 zeigt in detaillierterer Form ein Blockschaltbild einer Harmonischen-AmplitudenmodulationsSteuereinheit zur Realisierung der Kurve nach Fig. 5·

Fig. 7 zeigt eine detaillierte Schaltung zur Erzeugung von Taktimpulsen jZSp, 0^, des Signals BTC und von Impulsen, die in den den jeweiligen Kanälen des Taktimpulses 0 entsprechenden Zeitschlitzen erscheinen.

Fig. 8 zeigt in einem Zeitdiagramm die Beziehungen

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zwischen dem Signal BTC und den Taktimpulsen 0,, 0_O und

Fig. 9 zeigt die Schaltung der Tonfarben-Wählschalter und der Tonfarbenspeicher 12 in detaillierter Form,

Fig. 10 zeigt die Auswahlschaltung SE, der Fig. 3 und gleichzeitig die Auswahlschaltung SEp (mit in Paranthese gesetzten Bezugszeichen),

Fig. 11 zeigt eine Schaltung des Zählers CN, in detaillierter Form,

Fig. 12 zeigt die Schaltung 19 zur Modulationsgradbestimmung, den Analog/Digital-Umsetzer l8a und das Register 18b in detaillierter Form, und

Fig. 13 zeigt die Schaltung des Zählers CNp von Fig. in detaillierter Form.

Die in Fig. 1 abgebildete Kurve zeigt die Veränderung der Hüllkurve eines Harmonischen-Niveaus in Abhängigkeit von der Zeit bei einer bestimmten Ausfuhrungsform des Musikinstruments. In der Zeichnung ist der Anstiegsteil zu Beginn des Tones mit A bezeichnet, was eine Anhall-Hüllkurve kennzeichnet. Der abfallende Bereich

ist dagegen mit D bezeichnet und kennzeichnet eine Abkling-Hüllkurve. Die Niveauänderung kennzeichnet einen Wechsel in der Tonfärbung. Demnach wird während eines an die Abkling-Hüllkurve D anschließenden Haltezustandes eine konstante Tonfärbung beibehalten. Nach dem Loslassen der Taste folgt ein Abklingbereich, der als Freigabebereich R bezeichnet wird. Im Freigabebereich R wird keine Niveausteuerung von jeder Harmonischen durchgeführt. Das vorliegende Ausführungsbeispiel des elektronischen Musikinstruments ist so konstruiert, daß die Zeit T. für die Anhall-Hüllkurve A, die Zeit T_D für die Abkling-Hüllkurve D, ein Anhall-Spitzenniveau L und ein Halteniveau PS (oder PS¹) unabhängig voneinander und für jede Harmonische so gesteuert sind, daß die Niveaus einer jeden Harmonischen in der Anhallphase und der Abklingphase zu Beginn der Reproduktion des Tones unabhängig gesteuert sind.

Gemäß Fig. 2 erzeugt ein Tastenumsetzer 2 einen Tastenadressenkode KC, der den Namen einer gedrückten Taste als Antwort auf eine Eintastinformation darstellt, die von einer Tastaturschaltung 1 geliefert worden ist. Ferner erzeugt der Tastenumsetzer 2 verschiedene Taktimpulse oder time-sharing-Informationen, die zur Steuerung des synchronisierten time-sharing-Betriebs der jeweiligen Einheiten verwendet werden, aus denen das erfindungsgemäße Musikinstrument besteht. Es sei beispielsweise angenommen, daß das Musikinstrument höhere Harmonische bis hinauf zur achten Harmonischen benutzt, und daß die Anzahl der maximal gleichzeitig reproduzierbaren Töne acht beträgt. Die Taktimpulse werden von einem (nicht dargestellten) achtstufigen ersten Zähler gezählt,

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und bilden die time-sharing-Schlitze für jede Harmonische. Die frequenzgeteilten Ausgangssignale dieses Zählers werden weiter durch einen achtstufigen zweiten Zähler (nicht dargestellt) gezählt, um time-sharing-Schlitze für jeden der Kanäle zu bilden, deren Anzahl dr maximal gleichzeitig zu reproduzierenden Töne entspricht.

Das Ausgangssignal des ersten Zählers wird im folgenden als Harmonischen-Anteilssignal BTC bezeichnet. Dieses Signal BTC wird in noch zu erläuternder Weise in einem Tonfarbenspeicher 12 gespeichert. Der Tastenumsetzer 2 versorgt die verschiedenen Einheiten mit Signalen für das Anschlagen und Loslassen einer Taste zur Erzeugung der verschiedenen Hüllkurvensignale.

In einem Prequenzinformationsspeicher 3 wird zuvor eine Frequenzinformation R gespeichert, deren Wert der Frequenz eines jeden Tones proportional ist. Die Frequenzinformation R, die der gedrückten Taste entspricht, wird entsprechend dem Inhalt des Tastenadressenkodes KC ausgelesen. Ein Grundinformationsgenerator 4 zählt die Frequenzinformation R kumulativ und erzeugt die zur Bildung der Harmonischen-Information benötigte Grundinformation QR. Daher muß die Phase der Grundwelle bestimmt werden. Die Grundwelleninformation QR wird für jeden der acht Töne im time-sharing-Betrieb erzeugt. Das Ausgangssignal des Grundinformationsgenerators 4 wird dem Harmonischen-Informationsgenerator 5 zugeführt. Hier wird es, während die Grundinformation QR einen bestimmten Wert annimmt, mit schneller time-sharing-Rate entsprechend dem oben erläuterten Signal BTC kumulativ gezählt, wodurch die Adresseninformation NQR, die dazu

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dient, an jedem Abtastpunkt die Wellenforminformation von acht Harmonischen für jeden Ton auszuwählen, sequentiell erzeugt wird (die acht Hormonischen schließen die Grundwelle ein). Auf diese Weise wird die Phase jeder der acht Harmonischen bestimmt.

Die Amplitudeninformation einer Sinuswelle an den erforderlichen Abtaststellen kommt jeweils von einem Sinuswellenspeicher 6 in time-sharing-Betrieb in Abhängigkeit von der Adresseninformation NQR für die acht Harmonischen eines jeden Tones, wodurch man die Amplitudeninformation der jeweiligen Harmonischen (einschließlich der Grundwelle) erhält.

In einem Multiplikator 7 wird diese Amplitudeninformation zur Steuerung des Gesamtniveaus des Musiktones mit einer von einem Hüllkurveninformationsgenerator 11 kommenden Hüllkurvensteuerinformation und mit einem von einer Harmonischen-Steuerelnheit 10 zugeführten Harmonischen-Niveauinformation multipliziert, um eine in der Tonfarbe und der Gesamt-Hüllkurve im time-sharing-Betrieb gesteuerte Amplitudeninformation für den jeweiligen Musikton zu erzeugen.

Diese Musikton-Amplitudeninformation wird einem Tonakkumulator 8 zugeführt, wo die Amplituden der Grundwelle bis hinauf zur achten (η-ten) Harmonischen für jeden Ton zusammenaddiert werden und damit die Amplitudeninformation des Musiktones gebildet wird. Ferner wird in einem Kodeakkumulator 9 die Amplitudeninformation mehrerer Töne für jede Tastatur addiert und danach in einem Digital/Analog-Umsetzer DA in ein analoges Musik-

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signal umgesetzt.

In einem Tonfarbenspeicher 12 wird die der Zeit T. für die Anhall-HüTlkurve entsprechende Information, die der Zeit T_D für die Abkling-Hüllkurve entsprechende Information, und die Information für den Spitzenwert L und das Halteniveau PS für jede Harmonische gespeichert. Die Speicherinformation für jede Harmonische wird als Antwort auf das Harmoniechen-Anteils-Signal BTC im time-sharing-Betrieb ausgelesen. In dem Tonfarbenspeicher 12 sind verschiedene Arten von Information für die Werte von T., T_D, L und PS gespeichert, um den Spieler in die Lage zu versetzen, durch Betätigung eines Tonfarben-Auswahlschalters 13 eine Information auszuwählen, die einen bestimmten Tonfarbeneffekt bewirkt. Die Harmonischen-Steuereinheit 10 erzeugt in Abhängigkeit von der ausgelesenen Information für T., Tp, L und PS eine Hüllkurvensteuer information mit Anstiegs- und Abfallbereichen, die sich gemäß Fig. 1 zeitabhängig ändern.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel der Harmonischen-Steuereinheit 10 in detaillierterer Form. Von den aus dem Tonfarbenspeicher 12 ausgelesenen Informationen werden die Information für die Anhallzeit T. und die Abklingzeit T^ einer Auswahlschaltung SE₁ zugeführt. Die Auswahlschaltung SE₁ wählt in Abhängigkeit von einem Auswahlsignal S eine der Informationen T. oder T_D aus und führt diese einem Multiplikator MP-, zu. Das Auswahlsignal S wird von einem Anhall/Abkling-Zähler Cl^ in der Weise erzeugt, daß die Information T. für die Anhallzeit ausgewählt wird, wenn der Zähler Cl·^ sich im Anhall-Modus befindet und die Information T_D für die Abklingzeit, wenn der Zähler

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CNjsich im Abklingmodus befindet. Vom Tastenumsetzer 2 wird ein Neu-Belegtsignal NCL, das anzeigt, daß eine Taste neu gedrückt worden ist, dem Zähler CN zugeführt, um den Zählerinhalt rückzusetzen. Die Auswahlschaltung SE₁ wählt zuerst die Information T. für die Anhallzeit aus. Da die Informationen T. und T aus dem Speicher 12

A. D

den Anhall- und Abklingzeiten in logarithmischem Maßstab entsprechen, wird die Information auf Werte in linearem Maßstab umgesetzt, indem sie mit einer Konstanten K in dem Multiplikator MP, multipliziert wird. Dem Zähler CN werden daher lineare Zeitinformationen T,. und T_D zugeführt.

Im dem Zähler CN erfolgt die Zählung mit einer Geschwindigkeit, die von der Information T und T_ß abhängt. Wenn die Information T. und T_D einen relativ großen Wert hat, ist die Geschwindigkeit des Anstiegs des Zählerwertes hoch, wogegen bei einem kleinen Wert von T« und T_ß die Hochzählgeschwindigkeit gering ist. Wenn die Information T. beispielsweise 2 ist, erhöht sich der Zählerstand gemäß 2, 4, 6, 8 .... Wenn die Information T. 3 ist, erhöht sich der Zählerstand gemäß j5, 6, 9 .... Das Zählausgangssignal des Zählers CN₁ wird als Adresse für das Auslesen der Grundniveauinformation an entsprechenden Abtaststellen einer Anhallkurve (d.h. einer Kurve, die die Basis der Hüllkurve bildet) in einem Anhallkurvenspeicher ACM gespeichert. Die Lesegeschwindigkeit des Speichers ACM wird daher entsprechend der Anhallzeitinformation T. gesteuert, mit dem Ergebnis, daß tatsächlich die Anhallzeit (Anstiegszeit) gesteuert wird.

Das Ausgangssignal des Speichers ACM wird von einer

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Auswahlschaltung SEp ausgewählt und danach einem Multiplikator MP₂ zugeführt. Der Multiplikator MPp erhält ferner die Spitzenwertinformation L, die aus dem Tonfarbenspeicher 12 ausgelesen wird. Auf diese Weise wird die Information über das Niveau der Anhallkurve und die Spitzenwertinformation L miteinander multipliziert. Dies ermöglicht eine Einstellung der Rate der Niveauinformation an den jeweiligen Abtaststellen auf der Anhallkurve entsprechend der Spitzenwertinformation. Auf diese Weise wird die Niveauinformation der Anhall-Hüllkurve A erzeugt. Wenn die aus dem Anhallkurvenspeicher ACM und dem Tonfarbenspeicher 12 ausgelesene Information in logarithmischem Maßstab ausgedrückt wird, kann der Multiplikator MPp durch einen Addierer ersetzt werden. Die Auswahlschaltung SEp wird von dem Auswahlsignal S selektiv in der gleichen Weise gesteuert, wie es oben in bezug auf die Auswahlschaltung SE-, bereits beschrieben wurde.

Wenn der Zählwert des Zählers CN₁ auf einen bestimmten Wert angestiegen ist, und das Lesen der Anhallkurve beendet ist, wird die Information Τ,, über die Abklingzeit in der Selektionsschaltung SE, ausgewählt. Das Selektionssignal S wird beispielsweise von der höchstwertigen Stelle des Inhalts des Zählers CNigebildet. Wenn das Auswahlsignal S "θ" ist, wird Anhall ausgewählt,und wenn das Signal S ¹¹I" ist, wird Abklingen ausgewählt. Wenn die Information T~ dem Zähler 0%zugeführt wird, führt dieser das Zählen in der gleichen Weise durch, als wenn er die Information T. empfangen würde. Demnach steigt der Zählerstand des Zählers CN₁ mit einer Geschwindigkeit an, die der Abklingzeitin-

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formation T_D entspricht. Da die höchstwertige Stelle des Zählwertes nicht als Zählausgangssignal, sondern nur als Auswahlsignal S verwendet wird, erfolgt das Zählen in dem Zähler CN-, nach dem Anlegen der Information T^ im wesentlichen in der gleichen Weise, als wenn der Zähler bei Null angefangen hätte.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Multiplikator MP^, dazu verwendet, die Tür die Erzeugung der Abkling-Hüllkurve D erforderliche Information zu erzeugen. In dem Multiplikator MP^, wird das Zählsignal des Zählers CN mit der von dem Speicher 12 ausgelesenen Halteniveauinformation PS multipliziert, wobei der Zählerwert in logarithmischer Form vorliegt. Da die Information PS ebenfalls ein logarithmischer Ausdruck ist, kann der Multiplikator MP., durch einen Addierer ersetzt werden. Wenn die Niveauinformation für die jeweiligen Harmonischen eines Tones einen bestimmten Dämpfungsbetrag darstellt, entspricht der Zählerstand "θ" des Zählers CN₁ einer Dämpfung von "θ", d.h. dem Spitzenniveau L. Der graduell ansteigende Zählwert wird mit einer konstanten Haltezustandsinformation PS multipliziert (das Niveau PS repräsentiert einen Dämpfungsbetrag), wodurch sich die Dämpfung erhöht und das Niveau absinkt. Auf diese Weise wird die Abkling-Hüllkurve D erzeugt. Das Ausgangssignal des Multiplikators MP-, wird über die Auswahlschaltung SE₂ dem Multiplikator MPp zugeführt, wo es mit der Spitzenniveauinformation L multipliziert wird. Wenn der Zählwert des Zählers CN-, einen vorbestimmten Wert erreicht hat, ist die Abkling-Hüllkurve D beendet. Da der Dämpfungsbetrag in der Abkling-Hüllkurve D das Halteniveau PS nicht überschreitet, kann der Multiplikator für das

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Halteniveau in dem Multiplizierer MP.,, d.h. der Ausgangswert des Zählers CN,, als Wert unterhalb des Radixpunktes betrachtet werden.

Wenn der Zählwert des Zählers CN, auf einen Wert angestiegen ist, der als Multiplikator 1 gegenüber dem Halteniveau PS betrachtet werden kann, ist die Abkling-Hüllkurve D beendet. Nach Beendigung der Abkling-HUllkurve D wird das Halteniveau beibehalten, wodurch man den Haltezustand S erhält.

In der oben beschriebenen Weise wird die Niveauinformation für Anhall und Abklingen sequentiell von dem Multiplizierer MPp geliefert. Die Niveauinformation wird im time-sharing-Betrieb für jede Harmonische und für jeden Ton aus der Anzahl der gleichzeitig zu reproduzierenden Töne erzeugt. Der Zähler CN, muß daher eine solche Kapazität haben, daß er die Zähloperation für die jeweiligen. Harmonischen (erste bis achte Harmonische) und für jeden der acht Töne durchführen kann. Der Tonfarbenspeicher 12 kann jeweils separat für ein oberes Manual, ein unteres Manual und eine Pedaltastatur vorgesehen sein, wobei die Speicherinhalte der entsprechenden Speicher 12 unterschiedlich sein können. Entsprechend der von dem Tastenumsetzer 2 mitgelieferten Tastaturinformation, die die Tastatur, der die gedrückte Taste angehört, kennzeichnet, wird Information T«, T_D, L und PS aus dem Speicher 12 einer gewünschten Tastatur ausgewählt und der Harmonischen-Steuereinheit 10 zugeführt. Mit einer solchen Anordnung können unterschiedliche Arten von Tonfärbungsänderungen in Abhängigkeit von der ausgewählten Tastatur für dieselbe Note erzielt werden.

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Die Konstruktion der Harmonischen-Steuereinheit 10 ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr eignet sich jede Schaltung, die imstande ist, die Anhall- und Abkling-Hüllkurven zu erzeugen, wenn die Anhall-Zeitinformation T., die Abkling-Zeitinformation T~, die Spitzenwertinformation L und die Halteniveauinformation PS eingegeben werden. A?.l diese Werte werden unabhängig voneinander festgelegt und ausgelesen. Beispielsweise kann die Harmonischen-Steuereinheit 10 einen Zähler enthalten, dessen Zählgeschwindigkeit von der Zeitinformation T. und T_ abhängt, wobei an diesen Zähler Mittel zur Erzeugung der Grundniveauinformation für Anhall und Abklingen in Abhängigkeit vom Zählerausgang geschaltet sind. Die Grundniveauinformation wird anschließend mit der Spitzenwertinformation L multipliziert, und es wird festgestellt, wann die auf diese Weise erhaltene Niveauinformation auf das Halteniveau PS abgeklungen ist. Wenn dies der Fall ist, wird der Abklingvorgang beendet. Die Konstruktion der Harmonischen-Steuereinheit 10 kann in geeigneter Form modifiziert werden, wenn das in Fig. 1 gezeigte Halteniveau PS* verwendet wird. Ein elektronisches Musikinstrument, bei dem diese Harmonischen-Steuereinheit 10 verwendet wird, ist nicht auf die in Fig. 2 dargestellte Konstruktion beschränkt, sondern die Harmonischen-Steuereinheit 10 kann bei allen Arten von digitalen elektronischen Musikinstrumenten benutzt werden.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen Musikinstrumentes. Diese unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausfüh-

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rungsform darin, daß das Niveau einer jeden Harmonischen sich mit einer vorbestimmten Periodendauer ändert.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel des Wellenformverlaufs bei einer amplitudenmodulierten Harmonischen mit der Periodendauer T und der Tiefe D. Die Periodendauer T (d.h. die Schnelligkeit der Amplitudenmodulation) und die Tiefe D werden für jede Harmonische als geeignete Werte ausgesucht. In der Zeichnung zeigt die ausgezogene Linie die periodische Niveauänderung der Grundwelle (der ersten Harmonischen) und die gestrichelte Linie zeigt die Änderung der zweiten Harmonischen. Aus Fig. 4 ersieht man, daß die Modulationsfrequenz oder die Rate der Amplitudenmodulation für jede Harmonische unterschiedlich ist. Einen solchen Kurvenverlauf kann man mit einem sogenannten Mehrfachsystemeffekt erzielen, bei dem die Modulationsrate der Amplitudenmodulation für jede Harmonische unterschiedlich ist. Ferner kann ein "Vibraphoneffekt erzeugt werden, indem die Niveaus der Amplitudenmodulation für die jeweiligen Harmonischen simultan geändert werden.

Fig. 5 zeigt das Blockschaltbild einer Ausführungsform, bei der das Niveau einer jeden Harmonischen sich mit einer bestimmten Periodendauer ändert. Die verschiedenen bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Informationen werden digital verarbeitet und schließlich über einen Digital/Analog-Umsetzer DA in ein Audiosignal konvertiert. Der wichtigste Bestandteil dieser Ausführungsform ist die Steuereinheit 14 für die Harmonischen-Amplitudenmodulation, mit welcher die Amplitudenmodulation digital gesteuert wird. Andere Bestandteile dieser Ausführungsform gleichen im wesentlichen denjenigen, die bereits

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bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind, so daß eine nähere Erläuterung hier nicht mehr nötig ist.

Als Antwort auf die Adresseninformation NQR für jede der acht Harmonischen und für jeden der acht Töne wird an den erforderlichen Abtaststellen einer in einem Sinuswellenspeicher 6 gespeicherten Sinuswelle die Amplitudeninformation im time-sharing-Betrieb ausgelesen. Die Ausleseinformation enthält die Amplitudeninformation für die jeweiligen Harmonischen einschließlich der Grundwelle. In einem Multiplizierer 7 wird diese Amplitudeninformation mit den verschiedenen Hüllkurvensteuerinformationen multipliziert, wie beispielsweise mit den Hüllkurveninformationen für Anhall, Abklingen, Halteniveau und Freigabe, die von einem Hüllkurveninformationsgenerator 11 erzeugt werden. Außerdem erfolgt eine Multiplikation mit der Steuerinformation für die jeweilige Harmonische. Diese Steuerinformation wird von der Steuereinheit 14 für Harmoniechen-Amplitudenmodulation geliefert. Die Steuereinheit 14 erzeugt im timesharing Amplitudeninformation, die in der Tonfarbe und der Hüllkurve gesteuert ist. Diese Musikton-Amplitudeninformation wird einem Tonakkumulator 8 zugeführt, wo die Amplituden der Grundwelle bis hinauf zur achten (η-ten) Harmonischen addiert werden. Hier wird die Amplitudeninformation für einen speziellen Musikton gebildet. In einem Kodeakkumulator 9 werden die Amplituden der jeweiligen Musiktöne für jede Tastatur addiert. Das Ausgängssignal des Kodeakkumulators wird über einen Digital/ Analog-Umsetzer DA in ein analoges Audiosignal umgewandelt. Da die aus dem Sinuswellenspeicher 6 ausgele-

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sene Amplitudeninformation In linearem Maßstab ausgedrückt ist, kann die Konstruktion des Multiplizierers 7 vereinfacht werden, indem die HüTlkurvensteuerinformation und die Niveauinformation für die Harmonischen in Dezibel angegeben werden. Außerdem sei darauf hingewiesen, daß die Operationen der einzelnen Baugruppen in bezug auf denselben Harmonischen-Anteil im selben Kanal miteinander synchronisiert sind.

Zur Bestimmung und Speicherung verschiedener Informationen, die zur Erzielung der gewünschten Tonfarbe benötigt werden, dient ein Tonfarbenspeicher 15. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Informationen Tarn für die Amplitudenmodulationsrate (d.h. die Periodendauer T, die Tiefeninformation DP und die Niveauinformation L) zur Erzielung einer bestimmten Tonfarbe für jede Harmonische in dem Tonfarbenspeicher 15 gespeichert. Für jede derartige Information Tarn, DP und L sind verschiedene Arten von Informationen gespeichert, so daß eine bestimmte Informationsart durch Betätigung eines Tonfarben-Wählschalters 16 ausgewählt werden kann. Die jeweilige Information Tarn, DP und L, die in dem Tonfarbenspeicher 15 gespeichert wird, wird im time-sharing-Betrieb für jede Harmonische auf Abruf durch ein Harmonischen-Grad-Signal BTC (degree-of-harmonic signal) ausgelesen. In dem Zeitschlitz für die Grundwelle werden beispielsweise die Informationen Tarn, DP und L für die Grundwelle gleichzeitig ausgelesen.

Die Amplitudenmodulationsrate T, die Tiefe D und das Konstantniveau werden von einer Bestimmungsschaltung I9 für den Amplitudenmodulationsgrad auf die gewünschten

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Werte festgelegt. Die Bestimmungsschaltung I9 besteht z.B. aus einstellbaren Widerständen. Genauer gesagt: die time-sharing-Impulse werden an die variablen Widerstände gelegt, die im time-sharing für jede Harmonische Auslesewerte entsprechend den jeweiligen Harmonischen in Abhängigkeit von dem Harmonischen-Grad-Signal BTC erzeugen. Die Auslesewerte werden über einen Analog/ Digital-Umsetzer 18a in entsprechende Digitalinformationen Tarn, DP und L umgesetzt und danach über ein Register l8b einer Auswahlschaltung I7 zugeführt. In der Auswahlschaltung I7 werden die Informationen Tarn, DP und L entweder von dem Tonfarbenspeicher I5 oder dem Register 18b entsprechend dem Tonfarben-Wählschalter ausgewählt und anschließend der Steuereinheit 14 für Harmonischen-Amplitudenmodulation zugeführt. Die Informationen Tarn, DP und L ist in logarithmischem Maßstab ausgedrückt.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer Steuereinheit 14 für Harmonischen-Amplitudenmodulation. Die Steuereinheit Ik erzeugt die Wellenform-Amplitudeninformation für die Amplitudenmodulierung der jeweiligen Harmonischen in Abhängigkeit von den Informationen Tarn, DP und L und liefert die Wellenforminformation an den Multiplikator 7· Die Modulationsfrequenzinformation Tarn, ausgedrückt in einem logarithmischem Maßstab, wird dem Multiplizierer MPn zugeführt und dort mit einer Konstanten K multipliziert und dabei in eine Information mit linearem Maßstab umgesetzt. Die Modulationsfrequenzinformation Tarn, die auf diese Weise in eine Linearskala konvertiert ist, wird einem Zähler CN₂ zugeführt. Die Zählgeschwindigkeit dieses Zählers hängt von der

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Modulationsfrequenzinformation Tarn ab. Wenn beispielsweise die Information Tarn 2 ist, erfolgt die Zählung wie 2, 4, 6, 8 .... Wenn die Modulationsfrequenzinformation Tarn 3 ist, erfolgt die Zählung wie J>, 6, 9 ...· Auf diese Weise steigt der Zählerstand mit einer Geschwindigkeit an, die der Modulationsfrequenzinformation Tarn der Amplitudenmodulation entspricht und dabei wird die in Fig. 4 dargestellte Periodendauer T in einer noch zu erläuternden Weise gesteuert.

Der Zählbetrieb des Zählers CNp wird durch ein von dem Tastenumsetzer 2 kommendes Signal gestartet oder gestopt. Wenn beispielsweise der Zählvorgang so gesteuert ist, daß die Zählung beginnt, wenn die Reproduktion eines Musiktones den Anhallzustand und den Abklingzustand durchlaufen hat und in den Haltezustand eingetreten ist, wird der erfindungsgemäße Tonfarbeneffekt nur im Haltezustand erzeugt,in dem die Tonfarbe konstant ist. Wenn der Zählvorgang so gesteuert ist, daß die Zählung beginnt, wenn die Reproduktion des Musiktones den Haltezustand durchlaufen hat und in den Freigabezustand (Dämpfung) eingetreten ist, wird ein Tonfärbungseffekt nach der Erfindung (z.B. ein Vibraphoneffekt) nur im Abschwächungsbereich des Tones erzeugt. Der Zähler CNp hat eine Kapazität, die ausreicht, den Zählvorgang für die jeweiligen Harmonischen (z.B. die erste bis achte Harmonische) und für die maximale Anzahl der gleichzeitig zu erzeugenden Töne (z.B. 8) auszuführen. Wenn der Zählausgang des Zählers CN₂ aus 12 Bit besteht, hat der Zähler CN₂ eine Kapazität von 8x8= 64 Wörtern (1 Wort = 12 Bit).

Der Zählausgang des Zählers CNg erzeugt im time-sharing-Betrieb für jede Harmonische eines jeden Tones ein Aus-

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gangssignal, das als Adresseninformation zum Auslesen von Daten an jedem Abtastpunkt einer Amplitudenmodulationskurve verwendet wird, die in einem Amplitudenmodulationskurvenspeicher MR gespeichert ist.

Der Speicher MR speichert Grunddaten für jeden Abtastpunkt einer Wellenperiode,wie sie in Fig. 4 dargestellt 1st (z.B. einer Dreieckwelle oder einer Sinuswelle) in einem logarithmischem Maßstab. Da der Zähler CNp von 0 bis zu einem bestimmten Wert (z.B. einem Maximalwert) zählt, wird eine Wellenformperiode von den Auslesedaten gebildet. Dieser Zählvorgang wird wiederholt und auf diese Weise eine kontinuierliche Wellenform (d.h. die Amplitudenmodulationskurve) erzeugt. Die Periodendauer T dieser Wellenformkurve wird daher entsprechend der Geschwindigkeit des Anwachsens des Zählerstandes gesteuert, der als Adresseninformation benutzt wird und daher erfolgt die Steuerung auch entsprechend dem Wert der Modulationsfrequenzinformation Tarn. Auf die beschriebene Weise wird die Amplitudenmodulationsfrequenz (bzw. die Rate der Amplitudenmodulation) gesteuert.

Die von dem Speicher MR ausgelesene Amplitudenmodulationskurve wird einem Multiplizierer MP zugeführt, wo sie mit der von der Auswahlschaltung if (Fig. 5) gelieferten Tiefeninformation DP multipliziert wird. Die Tiefeninformation DP dient zur Steuerung der Tiefe D der Amplitudenmodulation und die Tiefe (Amplitude) der Amplitudenmodulationskurve wird entsprechend der Tiefeninformation DP bestimmt. Wenn die Tiefeninformation DP der Grundwelle beispielsweise verschieden gemacht wird von

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derjenigen der zweiten Harmonischen, haben die Grundwelle und die zweite Harmonische unterschiedliche Tiefen der Amplitudenmodulation, wie es durch die ausgezogene und die gebrochene Linie in Fig. 4 dargestellt ist. Da alle Bestandteile des Instruments in timesharing-Synchronisierung arbeiten, ist der Grad der Harmonischen für die Datenauslesung aus dem Speicher MR in einem bestimmten Zeitschlitz derselbe wie der Grad der Harmonischen für die Information DP der von der Auswahlschaltung I7 geliefert wird. Da die beiden Eingangssignale des Multiplizierers MPc in logarithmischem Maßstab ausgedrückt sind, kann dieser Multiplizierer durch einen Addierer ersetzt werden.

Auf die vorstehend beschriebene Weise erhält man eine periodisch veränderte Wellenforminformation für das Harmonischen-Niveau, wobei die Amplitudenmodulatlonsrate (Periodendauer) und die Tiefe für jede Harmonische separat festlegbar ist. Die Wellenforminformation wird einem Multiplizierer MP^ zugeführt, wo sie mit einer von der Auswahlschaltung I7 kommenden Konstantniveau-Information L multipliziert wird. Diese Niveauinformation ist ein Wert, der dem relativen Niveauverhältnis einer jeden Harmonischen entspricht und in der Vergangenheit zur Erzeugung einer konstanten Tonfärbung verwendet wurde. Die von dem Multiplizierer MPj- gelieferte Wellenforminformation zur Steuerung der Harmonischen-Amplitude wird über ihr gesamtes Niveau entsprechend der Niveauinformation L in dem Multiplizierer MPg gleichmäßig gesteuert und anschließend dem Multiplizierer 7 algeführt. Der Multiplizierer MP^- kann aus den oben schon erläuterten Gründen ebenfalls durch einen Addierer ersetzt

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werden.

In dem Multiplikator 7 wird das Niveau eines jeden von dem Sinuswellenspeicher ausgelesenen Harmonischen-Signals individuell amplitudenmoduliert. Die Amplitudenmodulation erfolgt entsprechend der Wellenforminformation, die von der Steuereinheit 14 für Harmonischen-Amplitudenmodulation geliefert wird und sich gemäß Fig. ändert.

Die Steuereinheit 14 für Harmonischen-Amplitudenmodulation ist nicht nur bei dem in Fig. 5 dargestellten elektronischen Musikinstrument anwendbar, sondern bei jeder Art von elektronischem Musikinstrument, bei der die Musiktoninformation digital erzeugt wird. Die Steuereinheit 14 für Harmonischen-Amplitudenmodulation, der Tonfarbenspeicher 15, die Bestimmungsschaltung 5-9 für den Amplitudenmodulationsgrad, die Auswahlschaltung 17 und der Wählschalter 16 sind nicht auf die oben beschriebene Konstruktion beschränkt, sondern können auch in anderer Weise konstruiert sein, wobei es ausreicht, wenn sie periodisch wechselnde Amplitudenmodulationsinformation (Wellenforminformation gemäß Fig. 4) für jede Harmonische sowie eine Änderung der Periodendauer T und der Tiefe D einer solchen Information in der gewünschten Weise liefern können.

Mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Niveau einer jeden Harmonischen,die Bestandteil eines Musiktones ist, individuell amplitudenmoduliert werden und die Modulationsfrequenz und die Modulationstiefe sind veränderbar zu steuern, so daß verschiedene Tonfärbungseffekte einschließlich der"Multi-

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system-Effekte" und "Vibraphon-Effekte" erzielt werden können.

Die Schaltung zur Erzeugung des Signals BTC und der Zeitschlitzimpulse für die jeweiligen Kanäle, die Tonfarbenauswahlschalter 13, der Tonfarbenspeicher 12, die Auswahlschaltungen SE, und SE₂, der Zähler CN₁ (Fig. 3), die Bestimmungsschaltung I9 für den Amplitudenmodulationsgrad, der Digital/Analog-Umsetzer 18a, das Register 18b und dr Zähler CN₂ (Fig. 6) sind an sich bekannt und spezielle Beispiele dieser Baugruppen sind in den Fig. 7 bis I3 dargestellt.

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Claims

Ansprüche

(l/ Elektronisches Musikinstrument, gekennzeichnet durch

einen Tonfarbenspeicher zur Speicherung von Informationen, die jeweils einen Anhall-Spitzenwert (L), eine Anhallzeit (T.) vom Beginn der Tonerzeugung bis zum Spitzenwert (L), ein Halteniveau (S) und die Abklingzeit (D) vom Spitzenwert bis zum Beginn des Halteniveaus für jede Harmonische darstellt;

eine Harmonischen-Steuereinheit (10), welche in Abhängigkeit von der Information sequentiell für jede Harmonische die Amplitudeninformation für die Anhall-Hüllkurve und die Abkling-Hüllkurve erzeugt; und

eine Einrichtung (7) zur Steuerung der Anhall-Hüllkurve und dr Abkling-Hüllkurve der Musiktonamplituden in Abhängigkeit von der Amplitudeninformation für jede Harmonische des Musiktons.

2. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Harmonischen-Steuereinheit (10) die folgenden Baugruppen enthält:

eine erste Auswahlschaltung (SE₁) zur Auswahl entweder der Anhallzeit-Information (T_A) oder

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der Abklingzeit-Information (TD) für jede Harmonische in Abhängigkeit von einem Auswahlsignal (S);

einen Mehrkanalzähler (CN,), der mit einer der Anhallzeit-Information (T.) bzw. der Abklingzeit-Information (T~) die für jede Harmonische von der ersten Auswahlschaltung (SE-. ) ausgewählt worden ist, entsprechenden Zählgeschwindigkeit zählt;

einen Anhallkurvenspeicher (ACM) zur Speicherung einer Grund-Anhallkurve, einer Einrichtung zum Auslesen der Grund-Amplitudeninformation an den jeweiligen Abtastpunkten der Grund-Anhallkurve für jede Harmonische in Abhängigkeit von dem Zählausgang des Zählers (CN-, );

einen ersten Multiplizierer zur Erzeugung einer Anhall-Hüllkurven-Information mit sich verringernden Amplituden für jede Harmonische durch Multiplizieren der Zählwerte des Zählers mit einem konstanten Halteniveau;

eine Einrichtung zur Erzeugung des Auswahlsignals für jede Harmonische aus dem höchstwertigen Bit eines jeden Kanals des Zählers, eine zweite Auswahlschaltung (SEp), die für jede Harmonische entweder die Grund-Amplitudeninformation oder die Abkling-Hüllkurven-Information in Abhängigkeit von dem Auswahlsignal (S) auswählt; und

einen zweiten Multiplizierer (MPp), der die von der zweiten Auswahlschaltung (SEp) ausgewählte

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Information mit der Spitzenwertinformation (L) multipliziert.

j5. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonfarbenspeicher (12) Informationen speichert, deren Anzahl gleich den Arten der zu erzeugenden Tonfarben ist, daß eine dieser Informationsgruppen jeweils eine Anhall-Spitzenamplitude (L), die Anhallzeit (T.) vom Beginn der Tonerzeugung bis zur Spitzenamplitude, ein Halteniveau (S) und die Abklingzeit (T^) von dem Spitzenwert bis zum Beginn des Halteniveaus (S) repräsentiert, und daß das Instrument ferner einen Tonfarben-Wählschalter (16) zur Auswahl einer bestimmten Tonfarbe aus dem Tonfarbenspeicher (15) aufweist.

4. Elektronisches Musikinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichne t durch die folgenden Baugruppen:

einen Speicher zur Speicherung einer Wellenformperiode als Grundkurve einer Amplitudenmodulation, der jede in einem Musikton enthaltene Harmonische unterzogen wird;

eine Einrichtung zur Bestimmung der gewünschten Periodendauer und Amplitudentiefe der Wellenform für jede Harmonische;

einer Einrichtung zum Auslesen der Wellenforminformation aus dem Speicher mit einer der ausgewählten Periode entsprechenden Geschwindigkeit;

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einer Einrichtung zur Erzeugung von Wellenforminformation, die hinsichtlich ihrer Periodendauer und Tiefe durch Multiplizieren der aus dem Speicher ausgelesenen Wellenforminformation mit der Information der bestimmten Tiefe gesteuert ist; und

einer Einrichtung zur Steuerung der Amplituden jeder Harmonischen entsprechend der in ihrer Periodendauer und Tiefe gesteuerten Wellenforminformation;

wobei die Amplituden der jeweiligen Harmonischen mit unterschiedlichen Periodendauern und Tiefen amplitudenmoduliert sind.

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