DE2708006A1 - Generator fuer eine variable funktion - Google Patents

Generator fuer eine variable funktion

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Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. • · 8000 MÖNCHEN 22
KARL H. WAGNER GEWORZMÜHLSRASSE 5
POSTFACH 246
2708006
25. Februar 197
4 77-N-2116
NIPPON GAKKI SEIZO K.K., Hamamatsu, Shizuoka, Japan
Generator für eine variable Funktion
Die Erfindung bezieht sich auf einen digitalen Zeitfunktions-Generator zur digitalen Erzeugung einer Funktion der Zeit, und zwar bezieht sich die Erfindung insbesondere auf einen digitalen Zeitfunktions-Generator, der dazu geeignet ist, in einem digitalen elektronischen Musikinstrument einer Musikwelle eine Umhüllenden-Charakteristik, wie beispielsweise eine Einschwingcharakteristik und eine Abklingcharakteristik, aufzuprägen.
In elektronischen Musikinstrumenten,wie beispielsweise bei einer elektronischen Orgel, ist im allgemeinen eine Anordnung vorgesehen, um den erzeugten Musiktönen Ubergangseffekte, wie beispielsweise einen Einschwingvorgang und einen Abklingvorgang, d.h. die sogenannte Tonumhüllenden-Charakteristik, aufzuprägen, und zwar durch Multiplikation einer Musiktonwellenform mit einer konstanten Amplitude, erzeugt im Tongeneratorabschnitt, mit einer Funktion der Zeit.
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TELEFON: (089) 298627 TELEGRAMM: PATLAW MÖNCHEN TELEX: 5-220»patwd
Ein Beispiel für einen derartigen Funktionsgenerator zur Erzeugung eines "Funktion der Zeit"-Signals ist in der japanischen Zeitschrift "Nikkei Electronics", 16. Juni 1975, Seiten 84 bis 107, mit dem Titel "Digital Electronic Organ" zu entnehmen. Dieser bekannte Funktionsgenerator betrifft jedoch eine Analog-Ausbildung und kann nicht als eine optimale Ausbildung zur Verwendung als eine Komponente in einem digitalen elektronischen Musikinstrument bezeichnet werden.
US-PS 3 819 844 zeigt ein Bespiel eines "Funktion der Zeit"- oder Zeitfunktions-Generators, der einen Umhüllenden-Speicher besitzt, welcher eine spezielle Information (Tastwerte gleich sample-Werte) speichert, welche eine Funktion (Wellenform) bilden. Dieser Zeitfunktions-Generator ist derart ausgebildet, daß er bei vereinfachtem Aufbau derart betätigt wird, daß dieser Umhüllenden-Speicher abgefragt (scanned) wird, um die gespeicherte Zeitfunktion auszulesen. Der Zeitfunktions-Generator selbst ist jedoch nicht vollständig digital aufgebaut. Darüber hinaus ist die durch diesen Zeitfunktions-Generator erzeugbare Zeitfunktion auf solche Zeitfunktionen beschränkt, die bereits in dem Umhüllenden -Speicher gespeichert sind.
Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, einen digitalen Zeitfunktions-Generator vorzusehen, der vollständig digitalisiert ist. Ferner bezweckt die Erfindung einen digitalen Zeitfunktions-Generator dieser Bauart anzugeben, welcher derart aufgebaut ist, daß die erzeugte Zeitfunktion frei auswählbar ist, und zwar durch eine einfache dementsprechende Auswahl einiger eingestellter Werte.
Ein Grundausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen digitalen Zeitfunktions-Generator weist folgende Elemente auf: Ein Gate (im folgenden Gatter genannt), welches bei jeder Ankunft eines Taktimpulses einer auswählbaren Rate eingeschaltet (enabled) wird; ein Register, dessen Inhalte synchron mit dem Taktimpuls als die aufeinanderfolgenden Digitalworte geliefert werden, welche repräsentativ für die Augenblickswerte der Ziel-Zeitfunktion sind; eine digitale Subtraktionsvorrichtung
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(Subtraktor); eine digitale Multipliziervorrichtung und eine digitale Addiervorrichtung (Addierer) derart verbunden, daß die Ausgangsgröße des Registers in der Subtrahiervorrichtung von einem ersten eingestellten, als ein Digitalwort repräsentierten Wert abgezogen wird, wobei die sich ergebende Differenz in der Multipliziervorrichtung mit einem zweiten als Digitalwort dargestellten eingestellten Wert multipliziert wird, und wobei das sich ergebende Produkt über das Gatter zum Addierer transportiert wird, um zur Ausgangsgröße des Registers addiert zu werden, wobei die sich ergebende Summe in das Register eingegeben wird. Es ist möglich, eine verlangte Zeitfunktion mit dem vollständig digitalisierten erfindungsgemässen Zeitfunktions-Generator durch eine geeignete Auswahl eines oder mehrerer der ersten und zweiten Werte und der Rate des Taktimpulses zu erzeugen.
Wie oben erwähnt, ist der digitale Zeitfunktions-Generator der Erfindung vollständig in seiner gesamten Anordnung digitalisiert, so daß er zur Verwendung in einem digitalen elektronischen Musikinstrument am besten geeignet ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein digitales elektronisches Musikinstrument der oben beschriebenen Art vorzusehen, welches einen musikalischen Ton erzeugen kann, der reich an Ausdruck ist, und dem eine Umhüllenden-Charakteristik aufgeprägt ist, wie beispielsweise eine Abschwing- und Abklingeigenschaft.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Grundausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen digitalen Zeitfunktions-Generators, der zur Verwendung in einem digitalen elektronischen Musikinstrument geeignet ist;
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Fig. 2A und 2B Darstellungen zur Erläuterung des Verhaltens des digitalen Zeitfunktions-Generators der Fig. 1;
Fig. 3 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines gemäß der Erfindung ausgebildeten digitalen elektronischen Musikinstruments;
Fig. 4A, 4B und 4C Darstellungen zur Erläuterung des "Taste-ein" (key-on)-Signals, des Zeitfunktions(Spannungswellenform)- und des die aufgeprägte Umhüllende aufweisenden Ton-Signals, wobei diese Signale vom Tastaturabschnitt bzw. dem digitalen Zeitfunktionsgenerator (Umhüllenden-Formgenerator) bzw. dem Verstärker erzeugt werden, d.h. Komponenten, die alle in dem in Fig. 3 gezeigten digitalen elektronischen Musikinstrument vorhanden sind;
Fig. 5 ein Blockdiagramm eines allgemeinen Anordnungsbeispiels des digitalen Zeitfunktions-Generators, wie er im digitalen elektronischen Musikinstrument der Fig. 3 enthalten ist;
Fig. 6 ein Blockdiagramm eines Anordnungsbeispiels der Steuerlogikschaltung, die im digitalen Zeitfunktions-Generator der Fig. 5 enthalten ist;
Fig. 7 und 8 Zeitsteuerdarstellungen oder -verlaufe der Steuerlogikschaltung der Fig. 6.
In den gesamten Zeichnungen sind die gleichen Teile mit den gleichen -Bezugszeichen bzw. Symbolen versehen.
Es sei nunmehr auf die Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele eingegangen.
In Fig. 1 ist ein Grundausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen digitalen Zeitfunktions-Generators dargestellt, der folgende Elemente aufweist: Einen digitalen Subtrahierer 11; einen digitalen
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Multiplizierer 12; ein Gate (Gatter) 13; einen digitalen Addierer 14 und ein einstufiges binäres Schieberegister 15. Diese Komponenten sind hier einfach durch Blöcke dargestellt, weil diese Gebilde von üblicher Ausbildungsform sein können. Das Register 15 schiebt seine Inhalte aufeinanderfolgend als die digitalen Worte S, aus, welche für die Augenblickswerte einer Zielfunktion der Zeit (Zeitzielfunktion) repräsentativ sind, und zwar synchron mit einem Taktimpuls (Clockimpuls) CK, dessen Quelle nicht gezeigt ist. Die Ausgangsgröße S, wird ebenfalls an den Subtrahierer 11 und den Addierer 14 als deren Eingangsgrößen angelegt. Der Subtrahierer 11 führt die Subtraktion der angelegten Ausgangsgröße S, von einem ersten eingestellten Wert (Set-Wert) S aus, wobei die Quelle des Werts
Cl
S3 nicht dargestellt ist/ und wobei dieser Wert in der Form eines Digitalworts an diesen Subtrahierer 11 angelegt wird; die sich ergebende Differenz D wird in den Multiplizierer eingegeben, so daß diese Differenz D mit einem zweiten eingestellten Wert S multipliziert wird. Die Quelle des Wertes S ist nicht dargestellt. Der Wert S wird in der Form eines digitalen Wortes an den Multiplizierer 12 angelegt. Das sich ergebende Produkt DxS wird in den Addierer 14 übertragen, und zwar über das Gate 13, welches bei jeder Ankunft des Taktimpulses CK eingeschaltet werden kann, wobei im Addierer 14 das Produkt der angelegten Ausgangsgröße S, hinzuaddiert wird. Die sich ergebende Summe (D χ S + S, ) wird in das Register 15 synchron mit dem Taktimpuls CK eingegeben.
Die Arbeitsweise des digitalen Zeitfunktions-Generators der Fig. 1 wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 2A und 2B beschrieben.
Es sei nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 2A die Veränderung der Inhalte Sb des Registers 15 mit der Zeit in dem Fall betrachtet, wo der erste eingestellte Wert S= derart eingestellt ist, daß er größer ist als der Wert des Inhalts S^0, wie er zur Zeit tQ im Register 15 vorhanden ist. In diesem Beispiel wird die Anfangsdifferenz DQ im Multiplizierer 12 mit dem zweiten eingestellten Wert S multipliziert, der kleiner ist als Eins (1). Das sich ergebende Produkt Dn χ S ist kleiner
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als die Anfangsdifferenz D und wird an den Addierer 14 zur Zeit t1, der Zeit, wo der erste Taktimpuls CK ankommt, angelegt, und das sich ergebende Produkt wird an den Addierer 14 angelegt und zu den Inhalten S._ hinzuaddiert. Die sich ergebende Summe (DQ χ S + S1-.) wird in das Register 15 eingegeben. Die Differenz D1 zwischen dem ersten eingestellten Wert S, und dem Inhalt ι a
S. Λ = Dn χ S + S. _, nunmehr in das Register 15 eingegeben, wird sodann mit dem zweiten eingestellten Wert S_ multipliziert. Das sich ergebende Produkt D1 χ S wird sodann dem Inhalt S. 1 zur Zeit t2 hinzuaddiert, einer Zeit, wo der nächste Taktimpuls
CK ankommt. Die sich ergebende Summe D- = D, χ S + S. , wird
2 1c bl
sodann in das Register 15 geladen. Wie oben erwähnt, wird sich der Wert des Inhalts S. des Registers 15 fortlaufend dem ersten eingestellten Wert S nähern, und zwar längs der gestrichelten Kurve C1 in Fig. 2A, und zwar bei jeder Ankunft des Taktimpulses CK. Schließlich wird der Wert des Inhalts Sfa im Register 15 mit dem ersten eingestellten Wert S übereinstimmen. In diesem Zu-
Si
stand ist die Differenz D Null. Es sei bemerkt, daß die gestrichelte Kurve C1 eine Funktion der Zeit angibt, die in digitaler Darstellung durch den digitalen Zeitfunktions-Generator der Fig. erzeugt wird. Genau gesagt ist die Form der Funktion eine Zeitschlitze aufweisende stufenförmige Form, wobei aber aus Gründen der Zweckmäßigkeit diese Form als sich allmählich ändernde kontinuierliche Kurve hier dargestellt ist.
Die Arbeitsweise in dem Fall, wo der erste eingestellte Wert Sa so eingestellt ist, daß er kleiner ist als der Wert des Inhalts Sj50, wie er zur Zeit t_ im Register 15 vorhanden ist, braucht nur in ähnlicher Weise wie" zuvor erläutert betrachtet werden. In einem solchen Fall wird die Zeitfunktion gemäß der gestrichelten Kurve C2 in Fig. 2B erhalten.
Die gestrichelten Kurven C1 bzw. C0 in den Fig. 2A bzw. 2B, d.h. die Formen der erzeugten Zeitfunktionen, hängen vom ersten eingestellten Wert S3, den zweiten eingestellten Werten Sc und der Rate (Frequenz) der Taktimpulse CK ab. Im einzelnen werden die gestrichelten Kurven C1 und C2 steiler, wenn man die Frequenz der Taktimpulse CK derart einstellt, daß diese schneller auftreten,
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durch Einstellung des ersten eingestellten Wertes S3 derart, daß die Differenz D = S5, - S. einen größeren Wert erfährt,
el O
und durch Einstellung des zweiten eingestellten Wertes Sc derart, daß dieser wesentlich kleiner ist als Eins (1).
Mit dem digitalen Zeitfunktionsgenerator der Erfindung ist es somit möglich, eine erforderliche Zeitfunktion einfach dadurch zu erzeugen, daß man in richtiger Weise die ersten und zweiten eingestellten Werte S und S und die Frequenz des Taktimpulses CK wählt.
Ein konkretes Beispiel des erfindungsgemäßen digitalen Zeitfunkt ions -Generators zur Verwendung als die Umhüllenden-Formgeneratormittel in einem digitalen elektronischen Musikinstrument wird im folgenden anhand Fig. 3 bis 7 im einzelnen beschrieben .
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes digitales elektronisches Musikinstrument, welches folgende Komponenten aufweist:,Einen Tastaturabschnitt 21; einen Tonwellenform-Generatorabschnitt 22; einen digitalen Multiplizierer 23; einen Umhüllenden-Formgenerator 24, der die vorliegende Erfindung verkörpert, und ein Tonsystem mit einem Digital/Analog(D/A)-Umwandler 25, einem Verstärker 26 und einem Lautsprecher 27. Der Tonwellenformgeneratorabschnitt 22 kann aufeinanderfolgend digitale Worte erzeugen, die repräsentativ für die Tastwerte (sample Werte) sind, und eine durch den Tastaturabschnitt 21 ausgewählte Tonwellenform bilden. Der Tonwellenform-Generatorabschnitt 22 ist hier einfach durch einen Block dargestellt, da sein Aufbau von üblicher Art sein kann. Beispielsweise kann der Tonwe Ilen formgeneratorabschnitt 22 in der Weise angeordnet sein, wie dies in US-PS 3 809 786 (Titel: Computer Organ) beschrieben ist, und wobei eine Tonwellenform digital dadurch erzeugt wird, daß man synchron mit einem Zeitsteuerimpuls φ einen diskreten Fourier-Algorithmus verwendet.
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Die durch den Tonwellenform-Generatorabschnitt 22 erzeugte Tonwellenform besitzt eine bezüglich der Zeit konstante Amplitude und wird in einem digitalen Multiplizierer 23 mit einer Umhüllenden-Wellenform S. multipliziert, die durch einen Umhüllenden-Formgenerator 24 erzeugt wird, so daß man am Ausgang des Digital-Multiplizierers die Tonwellenform mit Umhüllenden-Eigenschaften oder -Charakteristiken erhält, wie beispielsweise der Einschwingung, dem Abklingen, usw. Die vom digitalen Multiplizierer 23 abgegebenen Digitalworte werden sodann durch den D/A-Umwandler 25 in Analogspannungen umgesetzt und diese werden im Verstärker 56 verstärkt, um den Lautsprecher 27 anzusteuern.
Die Arbeitsweise des gesamten Systems wird im folgenden im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 4A, 4B und 4C beschrieben. Während der Zeitperiode, wo eine bestimmte Taste der nicht gezeigten Tastatur niedergedrückt ist, wird vom Tastaturabschnitt 21 ein "Taste-ein" (key-on)-Signal KON geliefert wie das in Fig. 4A gezeigte. Bei Erzeugung dieses Taste-ein-Signals KON erzeugt der Umhüllenden-Generator 24 eine Umhüllenden-Wellenform Sfa in digitalen Wortdarstellungen, und zwar eine Wellenform wie in Fig. 4B gezeigt definierend, um an den Digitalmultiplizierer 23 angelegt zu werden. Auf diese Weise erhält man, wie in Fig. 4C gezeigt, am Ausgang des Verstärkers 26 eine analoge Tonwellenform mit einer Umhüllenden entsprechend der Umhüllenden-Wellenform Sw.
Fig. 5 zeigt ein konkretes Beispiels des Umhüllenden-Formgenerators 24 der Fig. 3, wobei dieser Generator folgende Komponenten aufweist: Einen Funktionsberechnungsabschnitt 300, der die gleiche Anordnung besitzt wie der im Grundausführungsbeispiel der Fig. 1 dargestellte; einen Taktimpulsgeneratorabschnitt aus Impulsgeneratoren 650, 660 und 670 und UND-Gatter 651, 661 und 671 und einem ODER-Gatter 690; einen Pegeleinstellabschnitt aus Pegeleinstellern 610, 620 und 630, Gateschaltungen 611, 621 und 631 und einer ODER-Schaltung (bit-bybit ODER-Logik) 640 und einen Steuerabschnitt mit Logikschaltung 600 und einem UND-Gatter 681.
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Die Pegeleinsteller 610, 620 und 630 sind vorgesehen, um Digitalworte zu erzeugen, und zwar repräsentativ für den Einschwingpegel L , den Aufrechterhaltungspegel L (Sustain-Pegel) bzw. a s
den Bezugs(Null)-Pegel Lf (vgl. Fig. 4B). Diese Einsteller können beispielsweise jeweils aus einem Nur-Lesespeicher (ROM) bestehen. Auch der Aufrechterhaltungspegeleinsteller 620 kann jeweils durch eine Vielzahl von Nur-Lesespeichern (ROM) oder dgl. gebildet sein. Der Aufrechterhaltungspegeleinsteller kann auch durch eine Vielzahl von Nur-Lesespeichern (ROM) gebildet sein, die unterschiedliche Speicher enthalten, um den Speicher eines einzigen ROM,ausgewählt aus dieser Vielzahl von ROMs, durch eine manuelle Schaltoperation der Schaltmittel auszulesen, die beispielsweise auf der Betätigungsplatte eines elektronischen Musikinstruments vorgesehen sind, um auf diese Weise sicherzustellen, daß der Spieler des Instruments den Aufrechterhaltungspegel L beliebig ändern kann. Es braucht nicht darauf hingewiesen zu werden, daß jedoch die erwähnten Pegeleinsteller 610, 620 und 630 irgendeine andere Ausbildung als die oben erwähnte aufweisen können.
Die Ausgangsgrößen der Pegeleinsteller 610, 620 und 630 werden selektiv als der erste Einstellwert S= an den Subtrahierer 11 des Funktionsberechnungs-Abschnitts 300 angelegt, und zwar über die Gateschaltungen 611, 621 und 631 und die ODER-Schaltung 640.
Diejenigen Impulse CK3, CKd1 und CKd2, welche durch die Impulsgeneratoren 650, 660 und 670 erzeugt werden, werden als Taktimpuls CK jeweils an Gate 13 des Funktionsberechnungsabschnitts 300 angelegt, und zwar während der entsprechenden Perioden der Zeit, d.h. der Einschwing- oder Anstiegszeit, der ersten Abklingzeit bzw. der zweiten Abklingzeit (vgl. Fig. 4B). Die Anordnung kann derart getroffen sein, daß diese Impulsgeneratoren 650, 660 und 670 als spannungsgesteuerte Oszillatoren dienen, und daß die Schwingungsfrequehzen dieser jeweiligen spannungsgesteuerten Oszillatoren, d.h. die Frequenzen der erzeugten Impulse CK3, CKd1 und CKd2, durch die Betätigung von beispielsweise manuellen Hebeln verändert werden können, welche an der Betätigungs-
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platte des elektronischen Musikinstruments vorgesehen sind.
Im folgenden wird der ümhüllenden-Formgenerator 24 der Fig. 5 beschrieben.
Wenn eine Taste niedergedrückt ist, so wird der in Fig. 3 gezeigte Tastaturabschnitt 21 das Taste-ein-Signal KON erzeugen. Die Logikschaltung 600 wird unmittelbar nach Ankunft des Tasteein-Signals KON ein Einschwingbefehlssignal AK an das UND-Gatter 651 und die Gateschaltung 611 liefern, die dadurch eingeschaltet (enable) werden. Daraufhin wird der Impuls CK_, der durch den Impulsgenerator 650 erzeugt wird, als der Taktimpuls CK an das Gatter 13 im Funktionsberechnungsabschnitt 300 über das eingeschaltete UND-Gatter 651 und das ODER-Gatter 690 angelegt, und zwar geschieht dies zusammen mit dem Anlegen der Ausgangsgröße L des Einschwingpegeleinstellers 610, als ersten
Si
Einstellwert S , an den Subtrahierer 11 im Funktionsberechnungs-
ei
abschnitt 300 über die eingeschaltete Gatter-Schaltung 611 und die ODER-Schaltung 640. Darauffolgend erfährt bei jedem Ankommen des Taktimpulses CK der Wert der Ausgangsgröße S, des Registers 15 eine fortlaufende Vergrößerung zum ersten eingestellten Wert S hin, d.h. dem Einschwingpegel L . Als Ergebnis
et α
erhält man die Einschwing-Umhüllende ENV1, wie sie in Fig. 4B dargestellt ist.
Wenn der Wert der Ausgangsgröße S. des Registers 15 bis zum Einschwingpegel L angestiegen ist, und wenn somit die Ausgangs-
Cl
größe D des Subtrahierers 11 Null wird, so hört die Logikschaltung 600 mit der Erzeugung des Einschwingbefehlssignals AK auf und zur gleichen Zeit damit liefert die Logikschaltung 600 das erste Abklingbefehlssignal DY1 an UND-Gatter 661 und Gateschaltung 621. Demgemäß wird der durch Impulsgenerator 660 erzeugte Impuls CKdl als der Taktimpuls CK an Gatter 13 angelegt, und zwar über eingeschaltetes UND-Gatter 661 und über ODER-Gatter 690. Zusammen damit wird der vom Aufrechterhaltungspegeleinsteller 620 kommende Aufrechterhaltungspegel Lg als der erste Einstellwert Sa an den Subtrahierer 11 über die eingeschaltete
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Gateschaltung 621 und über ODER-Schaltung 640 angelegt. Auf diese Weise wird bei jedem Ankommen des Taktimpulses CKdl die Ausgangsgröße S. fortlaufend in ihrem Wert zum Aufrechterhaltungspegel L hin verringert. Als Ergebnis erhält man die erste Abkling-Umhüllende ENV,, wie in Fig. 4B gezeigt. Fortlaufend nach der Aufrechterhaltungszeit (vgl. Fig. 4B) wird die Ausgangsgröße S. kontinuierlich auf dem Aufrechterhaltungspegel L3 solange gehalten, wie das angelegte Taste-ein-Signal KON vorhanden ist, d.h. solange, bis die niedergedrückte Taste freigegeben wird.
Wenn die niedergedrückte Taste freigegeben wird, so hört der Tastaturabschnitt 21 mit der Erzeugung des Taste-ein-Signals KON auf. Wenn somit das Taste-ein-Signal KON aufhört anzukommen, so hört die Logikschaltung 600 unmittelbar mit der Erzeugung des ersten Abklingbefehlssignals DY1 auf. Gleichzeitig damit gibt diese Logikschaltung 6OO das zweite Abklingbefehlssignal DY2 ab. Daraufhin wird sowohl das UND-Gatter 671 und die Gateschaltung 631 durch dieses zweite Abklingbefehlssignal DY2 eingeschaltet. Somit wird der Impuls CK,~> der vom Impulsgenerator 670 geliefert wird, und der Bezugs(Null)-Pegel Lf, der vom Bezugspegeleinsteller 630 geliefert wird, als Taktimpuls CK bzw. erster -Einstellwert S= an den Funktionsberechnungsabschnitt 3OO angelegt. Auf diese Weise wird bei jeder Ankunft des Taktimpulses CKd2 die Ausgangsgröße S, des Registers 15 fortlaufend zum Bezugspegel L^ hin verkleinert und als Resultat erhält man die zweite Abkling-Umhüllende ENV3, wie dies in Fig. 4B gezeigt ist.
Wenn die Ausgangsgröße S, bis zum Bezugspegel Lf hin abgenommen hat und wenn somit die Ausgangsgröße D des Subtrahierers 11 Null geworden ist, so hört die Logikschaltung 600 mit der Erzeugung des zweiten Abklingbefehlssignals DY3 auf und sie erzeugt das Lösch- oder Clear-Befehlssignal CR. Dieses Clear-Befehlssignal CR schaltet das UND-Gatter 681 ein. über das sich ergebende eingeschaltete UND-Gatter 681 und das ODER-Gatter wird das Clear-Signal vom "1"-Pegel, dessen Quelle nicht gezeigt ist, an das Gate 13 angelegt, welches in dem Funktions-
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berechnungsabschnitt 3OO vorgesehen ist. Infolge davon wird das Gate 13 eingeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich sämtliche Gateschaltungen 611, 621 und 631 im abgeschalteten Zustand und der erste Einstellwert S, ist Null (Bezugs- oder Referenz-Wert). Daher wird der Inhalt S, des Registers 15 auf Null gehalten.
Ein konkretes Beispiel der Logikschaltung 600 gemäß Fig. 5 ist in Fig. 6 dargestellt. Im folgenden wird die Anordnung und das Verhalten dieser Logikschaltung 600 unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschrieben.
In Fig. 6 sind mit FF1 - FF0 jeweils Flip-Flops bezeichnet.
ι ο
Mit AND, - AND0 sind jeweils UND-Gatter bezeichnet. Die Symbole ι ö
OR1 - OR stellen jeweils ODER-Gatter dar. Mit NOR1 ist ein NOR-Gatter bezeichnet, während die Symbole INV1 - INV4 jeweils Inverter bezeichnen.
Wenn eine Taste niedergedrückt ist, und wenn demgemäß ein Tasteein-Signal KON von dem Tastaturabschnitt 21 abgegeben wird, so wird das Flip-Flop FF5 zu dem Zeitpunkt eingestellt (set), wenn ein Zeitsteuerimpuls φ, erzeugt unmittelbar nach der Tastenniederdrückung, ankommt. Daraufhin wird der Q-Ausgang dieses Flip-Flops FF5 auf den"1"-Pegel gebracht. Bei Ankunft des nächsten Zeitsteuerimpulses φ wird das Flip-Flop FFß eingestellt (set) und sein Q-Ausgang wird auf "0"-Pegel gebracht. Demgemmäß gibt das UND-Gatter AND7 einen Impuls P ab, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Durch den Zeitsteuerimpuls φ, der während der Zeitperiode ankommt, während welcher dieser Impuls P an das Flip-Flop FF2 über ODER-Gatter OR angelegt ist, wird dieses Flip-Flop FF2 eingestellt (set), so daß sein φ-Ausgang auf den "1"-Pegel gebracht wird. Dadurch wird ein Einschwingbefehlssignal AK erzeugt.
Während der Einschwingzeit (vgl. Fig. 4B) ist die Ausgangsgröße D des Subtrahierers 11 nicht Null und demgemäß wird das NOR-Gate
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NOR1 eine "O"-Pegel-Ausgangsgröße erzeugen. Daher wird fortlaufend, nachdem der Impuls P aufgehört hat vorhanden zu sein, die "1"-Pegel-Ausgangsgröße des UND-Gatters AND» weiterhin an die Datenklemme des Flip-Flops FF _ angelegt, so daß das Flip-Flop FF„ fortlaufend in seinem Einstellzustand (set-Zustand) gehalten wird. Genauer gesagt wird das Einschwingbefehlssignal AK fortlaufend über die Periode der Einschwingzeit (vgl. Fig. 4B) hinweg geliefert.
Wenn am Ende der Einschwingzeit die Ausgangsgröße D des Subtrahierers 11 Null wird, gibt das NOR-Gate NOR1 die "1"-Pegel-Ausgangsgröße ab. Infolgedessen wird die Ausgangsgröße des UND-Gatters AND, der "1"-Pegel, was die Rückstellung des Flip-Flops FF- bewirkt und demgemäß hört die Erzeugung des Einschwingbefehlssignals AK auf. Gleichzeitig damit wird die "1"-Pegel-Ausgangsgröße des UND-Gatters ANDg an das Flip-Flop FF3 über das ODER-Gatter OR3 angelegt, was dieses Flip-Flop FF3 zur Einstellung (set) veranlaßt,und seine U-Ausgangsgröße wird auf "1"-Pegel gebracht. Dadurch wird das erste Abklingbefehlssignal DY. geliefert. Während der Periode der ersten Abfallzeit und der Aufrechterhaltungszeit (vgl. Fig. 4B) verbleibt das Flip-Flop FF4 in seinem Rückstellzustand (reset). Demgemäß befindet sich der Ausgang des Inverters INV3 auf dem "!"-Pegel. Daher verbleibt die Ausgangsgröße des UND-Gatters AND3 auf dem "1"-Pegel über die erste Abfallzeit und die Aufrechterhaltungszeit hinweg. Demgemäß wird das Flip-Flop FF- in seinem Einstellzustand gehalten und das erste Abklingbefehlssignal DY1 wird kontinuierlich abgegeben.
Wenn die niedergedrückte Taste freigegeben wird, so hört der Tastaturabschnitt 21 mit der Erzeugung des Taste-ein-Signals KON auf, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Demgemäß wird durch den unmittelbar nach diesem Aufhören ankommenden Zeitsteuerimpuls φ das Flip-Flop FF rückgestellt und sein B-Ausgang wird auf den "1"-Pegel gebracht. Sodann wird infolge des nächsten ankommenden Zeitsteuerimpulses φ das Flip-Flop FFg rückgestellt (reset), und sein Q-Ausgang wird auf das "1"-Niveau gebracht. Demgemäß gibt das UND-Gatter AND0 einen Impuls Pn„„
O (Jf Γ
(vgl. Fig. 8) als Ausgangsgröße ab. Dieser Impuls PQFF wird
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an das Flip-Flop FF4 über ODER-Gatter OR. angelegt, so daß das Flip-Flop FF. zur Rückstellung veranlaßt wird und sein Q-Ausgang wird auf den "1"-Pegel eingestellt. Dadurch wird das zweite Abklingbefehlssignal DY- erzeugt. Gleichzeitig damit wird die Q-Ausgangsgröße des Flip-Flops FF. in den Inverter INV» eingegeben, so daß sich das Flip-Flop FF3 rückstellt und die Erzeugung des ersten Abklingbefehlssignals DY1 aufhört. Das Flip-Flop FF4 ist in seinen Einstellzustand durch die Wirkungen der UND-Gatter AND4 und AND5, das ODER-Gatter OR4 und den Inverter INV verriegelt (latched). Wenn die Ausgangsgröße D des Subtrahie-
4
rers 11 am Ende der zweiten Abklingzeit (vgl. Fig. 4B) Null wird, so gibt das NOR-Gatter NOR1 eine Ausgangsgröße mit dem "1"-Pegel ab. Daher stellt sich das Flip-Flop FF4 zurück und die Erzeugung des zweiten Abklingbefehlssignals DY2 hört auf. Gleichzeitig damit wird die "1"-Pegel-Ausgangsgröße des UND-Gatters AND5 über das ODER-Gatter OR. an das Flip-Flop FF1 angelegt, was die Einstellung dieses Flip-Flops FF1 bewirkt und den Q-Ausgang dieses Flip-Flops FF1 auf den "1"-Pegel bringt. Daraufhin wird das Löschbefehlssignal CR erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Flip-Flop FF2 in seinem Rückstellzustand und seine Q-Ausgangsgröße mit "O"-Pegel wird in den Inverter INV1 eingegeben. Daher ist das Flip-Flop FF1 in seinem Einstellzustand verriegelt. Wenn ein neues Taste-ein-Signal KON ankommt und demgemäß das Flip-Flop FF2 eingestellt wird, so wird das Flip-Flop FF1 rückgestellt und die Erzeugung des Löschbefehlssignals CR wird zum Aufhören veranlaßt.
Zusammenfassend kann man sagen, daß die Erfindung insbesondere einen vollständig digitalisierten Zeitfunktionsgenerator vorsieht, der zur Verwendung als ein Ton-Umhüllenden-Generator in einem digitalen elektronischen Musikinstrument besonders geeignet ist. Erfindungsgemäß weist dieser Generator folgende Elemente auf: Einen Taktimpulsgenerator zur Erzeugung eines Taktimpulses mit einer auswählbaren Frequenz; ein bei jedem Ankommen des Taktimpulses eingeschaltetes Gate; ein einstufiges binäres Schieberegister zur aufeinanderfolgenden Herausschiebung seiner Inhalte als Digitalwort, welches die Augenblickswerte einer
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Zielfunktion der Zeit repräsentiert, und zwar synchron mit dem Taktimpuls; einen digitalen Subtrahierer; einen digitalen Multiplizierer und einen digitalen Addierer, wobei alle diese Bauteile miteinander derart verbunden sind, daß die Ausgangsgröße des Registers von einem ersten eingestellten, ein Digitalwort repräsentierenden Wert abgezogen wird, daß die sich ergebende Differenz mit einem zweiten ein Digitalwort repräsentierenden eingestellten Wert multipliziert wird, und wobei das sich ergebende Produkt der Ausgangsgröße des Registers über das Gate hinzuaddiert wird, so daß die sich ergebende Summe in das Register eingeladen wird. Auf diese Weise nähern sich die Inhalte des Registers fortlaufend dem ersten eingestellten Wert und stimmen schließlich damit überein. Auf diese Weise kann ein erfindungsgemäß ausgebildetes Musikinstrument einen Musikton erzeugen, der reich an Ausdruck ist und die gewünschte Ton-Umhüllenden-Charakteristik besitzt, und zwar erfolgt dies durch die richtige Auswahl von einem oder mehreren der ersten und zweiten Werte sowie der Frequenz des Taktimpulses.
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Claims (11)

Ansprüche
1. Generator für eine variable Funktion, gekennzeichnet durch folgende Kombination: Erste Mittel (11) mit einer ersten Eingangsklemme zur Aufnahme eines ersten Eingangssignals, einer zweiten Eingangsklemme zur Aufnahme eines zweiten Eingangssignals und einer Ausgangsklemme zur Erzeugung eines Ausgangssignals proportional zur Differenz der ersten und zweiten Eingangssignale an der Ausgangsklemme,
zweite Mittel zur übertragung des Ausgangssignals der ersten Mittel bei einem vorbestimmten Zeitintervall, und dritte Mittel (14) mit einer Eingangsklemme, die mit der Ausgangsklemme der ersten Mittel durch die zweiten Mittel verbunden sind, wobei die andere Eingangsklemme das erwähnte zweite Eingangssignal empfängt und eine Ausgangsklemme zur Erzeugung eines Summensignals aus dem Ausgangssignal der ersten Mittel und dem zweiten Eingangssignal vorgesehen ist, und wobei das Summensignal als ein erneutes zweites Eingangssignal verwendet wird.
2. Generator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch vierte Mittel zur Einstellung eines Spannungspegels des ersten ΕΪη-gangssignals und zur Lieferung eines ersten Eingangssignals mit einem willkürlich ausgewählten Pegel an die erste Eingangsklemme der ersten Mittel (11).
3. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vierten Mittel den Pegel des ersten Eingangssignals bei Empfang eines Triggersignals ändern.
4. Generator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch fünfte Mittel zur Erzeugung einer Zeitsteuerimpulsfolge mit einem veränderbaren Zeitintervall und zur Lieferung dieser Folge an die zweiten Mittel zur Bestimmung des Zeitintervalls.
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ORIGINAL INSPECTED
5. Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die fünften Mittel die Zeitsteuerung des Zeitsteuerimpulses bei Empfang eines Triggersignals ändern.
6. Generator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel veränderbare Mittel aufweisen, um die Proportionalitätskonstante des AusgangsSignaIs als die Differenz der ersten und zweiten Eingangssignale auszuwählen.
7. Generator nach einem oder mehreren der vorhergehenden-Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Summensignal (S.) entsprechend der folgenden Formel ändert:
Sb * Sa - (Sa - Sb0> exp<-ct/r>,
dabei ist S der erste Eingangssignalpegel, a
S-o der Anfangswert des zweiten Eingangssignalpegels, c eine positive Konstante, welche die Proportionalitätskonstante e bestimmt,
Γ das Zeitintervall und
t die Zeit.
8. Generator zur Erzeugung einer variablen Funktion, geeignet für die Verwendung in einem elektronischen Musikinstrument, gekennzeichnet durch die Kombination des Anspruchs 1 mit einer Tastatur, wobei die Niederdrückung einer Taste die Arbeitsweise der Kombination einleitet.
9. Generator zur Erzeugung einer veränderbaren Funktion zur Verwendung in einem musikalischen Musikinstrument, gekennzeichnet durch die Kombination des Anspruchs 3 mit einer Tastatur und Triggersignalgeneratormitteln zur Erzeugung des Triggersignals bei Tastenniederdrückung und Tastenfreigabe in der Tastatur und bei Koinzidenz der ersten und zweiten Eingangssignale.
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270SG06
10. Veränderbarer Funktionsgenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination fünfte Mittel umfaßt, und zwar zur Erzeugung einer Zeitsteuerimpulsfolge mit einem veränderbaren Intervall, aktiviert durch das Triggersignal und zur Lieferung des Zeitsteuerimpulses an die zweiten Mittel.
11. Generator zur Erzeugung einer variablen digitalen Funktion zur Verwendung in einem elektronischen Musikinstrument, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
Einstellmittel für einen veränderbaren Digitalpegel zur Erzeugung eines ersten Digitalsignals mit einem variablen Pegel, wobei die Pegeleinstellmittel in der Lage sind, den Signalpegel bei Empfang eines Triggersignals zu verändern, einen Impulsgenerator für einen variablen Zeitsteuerimpuls zur Erzeugung eines Zeitsteuerimpulssignals mit einem variablen Zeitintervall, wobei der Zeitsteuerimpulsgenerator in der Lage ist, das Zeitintervall bei Empfang eines Triggersignals zu verändern,
digitale Subtrahiermittel (11) zum Empfang des ersten Digitalsignals und eines zweiten Digitalsignals und zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals, welches die Differenz der beiden Eingangssignale repräsentiert, digitale Multipliziermittel (12) zum Multiplizieren einer Konstanten kleiner als Eins mit dem digitalen Ausgangssignal der Subtrahiermittel,
Gate-Mittel (13) zur Gestattung des Durchgangs des Ausgangssignals der Multipliziermittel bei Empfang des Zeitsteuerimpulssignals,
Addiermittel (14) zur Erzeugung eines digitalen Summensignals des zweiten Digitalsignals und des Ausgangssignals der Multipliziermittel, geliefert durch die Gate-Mittel, und Registermittel (15) zur Lieferung des Summensignals als das zweite Digitalsignal, wodurch der Ausgang der Registermittel ein digitales Ausgangssignal erzeugt, welches sich zwischen einem Anfangswert bis zu dem ersten digitalen Signalpegel expondentiell ändert.
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