DE2926974C2 - Tonerzeugungsverfahren für ein elektronisches Musikinstrument - Google Patents

Description

Stand der Technik

Bekannte und heute noch angewendete Tonerzeugungsverfahren sind:

1. Die synchrone Tonerzeugung.

Hier werden aus den 12 höchsten Haibtönen einer Oktave durch Frequenzteilung alle Klänge des Instrumentes gewonnen. Der Vorteil dieses Aufbaues liegt im geringen technischen Aufwand und in der hohen Stabilität der Stimmung. Der Nachteil liegt in der Indentität gleicher Halbtöne in den einzelnen Registern, wodurch sich die Töne nicht nach Leistung, sondern nach Spannung addieren.

2. Die asynchrone Tonerzeugung mittels Einzeltongeneratoren.

Diese Tonerzeugung liefert zwar unabhängige Klänge, doch ist sie mit einem iehr hohen technischen Aufwand verbunden, so daß in Instrumenten mit einer solchen Tonerzeugung die Einzeltongeneratoren fast immer mehrfach ausgenutzt sind. Die Stabilität ist wesentlich geringer als bei der Tonerzeugung unter 1.

ίο 3. Die Tonerzeugung mit Einzeltonmodulation.

Hier werden die Einzelklänge durch Phasenmodulation mit einer sehr niedrigen Schwingung in der Regel aus einem synchronen Tonsatz gewonnen. Dieses Verfahren bietet die Möglichkeit der Erzeugung von freien Einzelklängen, wie bei der Tonerzeugung unter 2, hat aber den Vorteil, daß ab einer bestimmten Größe des Instrumentes, mit diesem Instrument 10-50mal soviel Klänge erzeugt werden können als bei der Tonerzeugung

unter Z, wobei der technische Aufwand etwa gleich

bleibt. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht in der Verwobenheit der einzelnen Funktionen, welche der Realisierung eines Baukastensystems hinJerlich ist

In Fig. 1 ist der in asynchronen Musikinstrumenten übliche Aufbau der Tonerzeugung wiedergegeben.

Dieser besteht aus dem hochfrequenten Steuergenerator 1, welcher gegebenenfalls durch den Vibratogenerator 2 gewobbelt wird, und dem Halbtonteiler 3, der vom Steuergenerator 1 ausgesteuert wird. Der Halbtonteiler 3 besitzt Tonfrequenzausgänge, an denen, angenähert an die temperierte Halbtonreihe, die Tonfrequenzen der 12 Halbtöne anliegen. Diese Ausgänge sind mit den 12 Oktavteilern 4 verbunden, an deren Ausgängen wiederum alle Tonfrequenzen der Tonerzeugungseinrichtung zur weiteren Aufbereitung zur Verfügung stehen, vergleich auch DE-OS 21 26 837 und DE-OS 22 61 553.

«o Halbtonteiler wie (3) sind digitale Teiler, teilen also in festen Frequenzverhältnissen und können daher die ideale Halbtonreihe der temperierten Stimmung immer nur angenähert erreichen. Auch ist die Abweichung für jeden Halbtonwert verschieden, was wiederum bedeutet, daß auch die Differenzen der Schwingungszahlen von zwei (aufeinanderfolgenden) Halbtönen verschieden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus vorhandenen integrierten Bausteinen ein asynchrones elektronisches Tonerzeugungsverfahren zu ermöglichen, welches den Aufbau von musikalisch weitgehend unabhängigen Registern und/oder Registergruppen (Tonerzeugungseinrichtungen) erlaubt, wobei Zahl und Art der Register veränderbar sind (Baukastensystem). Diese Aufgabe wird durch die Kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst

Im neuen Tonerzeugungsverfahren ist erfinderisch die Tatsache genutzt, daß mehr als eine Tonerzeugungseinrichtung, also auch mehr als ein Halbtonteiler, vorhanden ist und die Eigenfrequenzen der diese Halbtonteiler steuernden Steuergeneratoren gegeneinander um etwa einen Halbton und/oder dem Vielfachen eines Halbtones verschoben sind und daß die an den Ausgängen der Tonerzeugungseinrichtungen (das sind die Ausgänge der diesen Halbtonteilern nachfolgenden Oktavteiler (4)), anliegenden Tonfrequenzen verschiedenen Registern zugeordnet sind und daß die Ausgänge der (so gegeneinander verschobenen) Halbtonteiler

wieder so mit den nachfolgenden Oktavteilern verbunden sind, daß die Tonfrequenzen an den Ausgängen derjenigen Oktavteiler, welche demselben Halbton zugeordnet sind, nur geringfügig, jedoch unterschiedlich pro Halbton voneinander abweichen.

In F i g. 2 ist schematisch das Zusammenspiel zweier Tonerzeugungseinrichtungen wiedergegeben, wobei die mit den Indices 1 —4 mit der in F i g. 1 wjedergegebenen Tonerzeugungseinrichtung übereinstimmt. Die Eigenfrequenz des Steuergenerators (11) ist jedoch gegenüber der Steuerfrequenz des Steuergenerators (1) ^m etwa eine Quinte nach oben verschoben, so daß der Ausgang für den Halbton C am Halbtonteiler (13) mit dem Eingang des Oktavteilers (14) für den Halbton G und die weiteren Halbtonverbindungen in gleicher Weise verschoben mit den Oktavteilern (14) verbunden sind, so daß die an den Ausgängen der Halbtonteiler (14) anliegenden Tonfrequenzen bei jedem Halbton angenähert, jedoch mit unterschiedlichen Fehlern, den Tonfrequenzen an den Ausgängen der Oktavteiler (4) entsprechen. Dabei ist, wie in der Zeichnung vermerkt, beim vorstehenden Beispiel bei den Okatvteilern (14) für die Halbtöne c bis fis je eine Teilerstufe mehr notwendig, will man die gleiche Zahl von Tonfrequenzen erzeugen, wie in der Tonerzeugungseinrichtung (1, 3,4).

Eine weitere musikalische Verbesserung des Tonerzeugungsverfahrens besteht darin, auch die Oktaven der einzelnen Halbtöne eines Registers und/oder einer Registergruppe gegeneinander schweben zu lassen. Streng genommen schwebt in diesem Falle eine Harmonische mit dem Grundton und/oder einer Harmonischen einer höheren Oktave. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Oktavteiler der einzelnen Tonerzeugungseinrichtungen (4, 14), welche den gleichen Halbton abgeben, in den Oktaven wechselnd mit den einzelnen Registern verbunden sind, wodurch auch in den Registern die Frequenzverhältnisse vom rationalen Frequenzverhältnis 2 :1 abweichen. Auf diese Weise können beispielsweise die Oktaven 1,3, 5 und 7 aus den Teilern (4) und die Oktaven 2,4,6 und 8 aus den Teilern (14) einer Registergruppe zugeführt werden, während eine weitere Registergruppe mit den verbleibenden Ausgängen der Oktavteiler der beiden Tonsätze verbunden ist.

Während auf diese Weise die Möglichkeit besteht, 11 Tonerzeugungseinrichtungen aufzubauen, deren erzeugte Tonfrequenzen (in der Regel sind es 96 Tonfrequenzen) alle unterschiedlich gegeneinander schweben, kann die Zahl darüber hinaus beliebig dadurch erweitert werden, daß man die Frequenzverschiebungen der weiteren Steuergeneratoren variiert

Dann stehen jedoch die Tonfrequenzen einer 12. bzw. folgenden Tonerzeugungseinrichtung mit den Tonfrequenzen einer der Tonerzeugungseinrichtungen 1 bis 11 dergestalt in einer Beziehung, daß sich die Schwebung zu dieser Tonerzeugungseinrichtung exakt in Abhängigkeit von der Tonhöhe verändern.

Dies kann man dadurch umgehen, daß man die Tonfrequenzen ab der 12. Tonerzeugungseinrichtung solchen Registern zuordnet, deren Frequenzlage sehr verschieden von der Frequenzlage derjenigen Register ist, die aus der korrespondierenden Tonerzeugungseinrichtung gespeist sind. Auf diese Weise können dann musikalisch störende Schwebungen weitgehend unterdrückt werden.

In dem Maße, in dem die Zahl der Tonerzeugungseinrichtungen eines Musikinstrumentes nach dem vorgeschlagenen Tonerzeugungsverfahren vergrößert ist und die Tonfrequenzen der einzelnen Register jeweils aus mehreren Tonerzeugungseinrichtungen stammen, ist es zunehmend musikalisch vertretbar, auch die Tonerzeugungseinrichtungen, d. h. die Eigenschwingungen der Steuergeneratoren einer unterschiedlichen Frequenzmodulation zu unterwerfen.

Eine solche unterschiedliche Frequenzmodulation

3ij wird dann musikalisch als Schwebung empfunden, wenn sich diese Schwebungen beim Spiel ständig wechselnd gruppieren. Außerdem werden die Modulationshübe am stärksten bei den höchsten Tonfrequenzen wirksam, da sie (die Frequenzhübe) sich pro Oktave nach unten halbieren. Auf die Möglichkeit der Einschaltung und Veränderung dieser (unterschiedlichen) Frequenzmodulationen durch den Spieler wird hier nicht hingewiesen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Tonerzeugungsverfahren für ein elektronisches Musikinstrument mit mindestens zwei digital arbeitenden Tonerzeugungseinrichtungen, jeweils bestehend aus einem Steuergenerator, einem durch diesen gesteuerten digitalen Halbtonteiler, dessen Ausgangsfrequenzen geringfügig von der Halbtonreihe der temperierten Stimmung abweichen, und nachgeschalteten Oktavteilern, welche die vom jeweiligen Halbtonteiler abgegebenen Tonfrequenzen im Faktor 2 :1 und seinen Vielfachen teilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenzen der Steuergeneratoren der einzelnen Tonerzeugungseinrichtungen gegeneinander um etwa einen Halbton und/oder dem Vielfachen eines Halbtones verschoben sind, und daß die Ausgänge der Halbtonteiler, welche die so verschobenen Frequenzen liefern, so mit den nachfolgenden Oktavteilern verbunden werden, daß die Tonfrequenzen an den Ausgängen derjenigen Oktavteiler, welche demselben Halbton zugeordnet sind, gegeneinander schweben, wobei die Schwebungen der einzelnen Halbtöne keiner geometrischen Reihe folgen.

2. Tonerzeugungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oktavteiler der einzelnen Tonerzeugungseinrichtungen, welche den gleichen Halbton mit geringer Differenz abgeben, in den Oktaven wechselnd mit den einzelnen Registern und/oder Registergruppen verbunden sind, so daß in den Registern und/oder Registergruppen auch die Frequenzverhältnisse der Oktaven vom rationalen Frequenzverhältnis 2 :1 abweichen.

3. Tonerzeugungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als 11 Tonerzeugungseinrichtungen vorhanden sind und daß die Tonfrequenzen ab der 12. Tonerzeugungseinrichtung vorzugsweise solchen Registern zugeordnet sind, deren Frequenzlagen verschieden von den Frequenzlagen derjenigen Register sind, die aus den korrespondierenden Tonerzeugungseinrichtungen 1 bis 11 gespeist sind.

4. Tonerzeugungsverfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergeneratoren der einzelnen Tonerzeugungseinrichtungen unterschiedlich einer Frequenzmodulation unterworfen sind.

5. Tonerzeugungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzmodulation durch den Spieler verändert und abgeschaltet werden kann.