DE2926974C2 - Sound generating method for an electronic musical instrument - Google Patents

Description

Stand der TechnikState of the art

Bekannte und heute noch angewendete Tonerzeugungsverfahren sind:Well-known tone generation processes that are still used today are:

1. Die synchrone Tonerzeugung.1. The synchronous sound generation.

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.Here, all the sounds of the are created from the 12 highest tones of an octave by frequency division Instrument won. The advantage of this structure is the low technical effort and in the high stability of the mood. The disadvantage lies in the identity of the same semitones in the individual registers, whereby the tones do not add up according to power, but according to voltage.

2. Die asynchrone Tonerzeugung mittels Einzeltongeneratoren. 2. Asynchronous tone generation using single tone generators.

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.While this tone generation provides independent sounds, it is with a very high pitch technical effort connected, so that in instruments with such a sound generation Single tone generators are almost always used multiple times. The stability is much lower than when generating the sound under 1.

ίο 3. Die Tonerzeugung mit Einzeltonmodulation.ίο 3. The tone generation with single tone modulation.

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 TonerzeugungHere the individual sounds are phase modulated with a very low oscillation in the Usually obtained from a synchronous set of notes. This procedure offers the possibility of Generation of free individual sounds, as with the tone generation under 2, but has the advantage that from a certain size of the instrument, with this instrument 10-50 times as many sounds can be generated than in sound generation

unter Z, wobei der technische Aufwand etwa gleichunder Z, the technical effort being about the same

bleibt. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht in der Verwobenheit der einzelnen Funktionen, welche der Realisierung eines Baukastensystems hinJerlich istremain. The disadvantage of this procedure is the interweaving of the individual functions, which is a hindrance to the realization of a modular system

In Fig. 1 ist der in asynchronen Musikinstrumenten übliche Aufbau der Tonerzeugung wiedergegeben.In Fig. 1, the usual structure of the tone generation in asynchronous musical instruments is reproduced.

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.This consists of the high-frequency control generator 1, which may be generated by the vibrato generator 2 is wobbled, and the halftone divider 3, which is controlled by the control generator 1. The halftone divider 3 has audio frequency outputs at which, approximately to the tempered semitone series, the Tone frequencies of the 12 semitones are present. These outputs are connected to the 12 octave dividers 4, at the outputs of which, in turn, all the tone frequencies of the tone generating device for further processing are available, see also DE-OS 21 26 837 and 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.«O Halftone dividers like (3) are digital dividers, so divide into fixed frequency ratios and can therefore always find the ideal semitone series of the tempered mood can only be approximated. The deviation is also different for each halftone value, which in turn means that the differences in the number of vibrations of two (successive) semitones also differ are.

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 gelöstThe invention is based on the object of creating an asynchronous one from existing integrated modules to enable electronic tone generation process, which the structure of musically largely independent registers and / or register groups (tone generating devices) allowed, with number and The type of register can be changed (modular system). This task is carried out by the distinctive Features of claim 1 solved

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) HalbtonteilerIn the new tone generation method, the fact that more than one tone generation device, So there is also more than one semitone divider and the natural frequencies of these Control generators controlling halftone dividers against each other by about a semitone and / or a multiple of a semitone are shifted and that those at the outputs of the tone generating devices (that is the outputs of the octave divider (4)) following these semitone dividers, different tone frequencies present Registers are assigned and that the outputs of the (so shifted against each other) halftone divider

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.are again connected to the following octave divider in such a way that the tone frequencies at the outputs of those octave divisors that are assigned to the same semitone, only slightly, but differently differ from each other per semitone.

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).In Fig. 2 is shown schematically the interaction of two tone generating devices, the with the indices 1 - 4 with the one shown in FIG. 1 given Tone generator matches. However, the natural frequency of the control generator (11) is opposite the control frequency of the control generator (1) ^ m shifted about a fifth up, so that the Output for the semitone C on the semitone divider (13) with the input of the octave divider (14) for the semitone G and the other semitone connections shifted in the same way connected to the octave dividers (14) so that the tone frequencies at the outputs of the semitone divider (14) are approximated at each semitone, but with different errors, the tone frequencies at the outputs of the octave divider (4) correspond. As noted in the drawing, in the above example with the Okatvteilers (14) for the semitones c to f sharp each one more divisor step necessary if you want the same number of tone frequencies as in the tone generator (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.Another musical improvement in the tone generation process consists of also the octaves of the individual semitones of a register and / or a To let the register group float against each other. Strictly speaking, in this case one is floating Harmonics with the root and / or a harmonic of a higher octave. this happens according to the invention in that the octave divider of the individual tone generating devices (4, 14), which emit the same semitone, in which octaves are alternately connected to the individual registers, As a result, the frequency ratios in the registers also deviate from the rational frequency ratio 2: 1. In this way, for example, the octaves 1, 3, 5 and 7 from the dividers (4) and the octaves 2, 4, 6 and 8 from the dividers (14) are fed to a register group, while another register group with the remaining outputs of the octave divider of the two tone sets is connected.

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 variiertWhile in this way there is the possibility of building 11 tone generating devices, their generated Sound frequencies (as a rule there are 96 sound frequencies) all float differently against each other, The number can also be expanded at will by changing the frequency shifts of the other control generators varies

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.Then, however, the tone frequencies are a 12th resp. following tone generating device with the tone frequencies of one of the tone generating devices 1 to 11 in such a way that the beat is exactly dependent on this tone generating device change of pitch.

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.This can be avoided by using the tone frequencies from the 12th tone generator assigns such registers whose frequency position is very different from the frequency position of those registers which are fed from the corresponding tone generating device. That way you can then musically disruptive beats are largely suppressed.

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.To the extent that the number of tone generating devices of a musical instrument according to the proposed Tone generation process is enlarged and the tone frequencies of the individual registers each off originate from several tone generating devices, it is increasingly musically justifiable, including the tone generating devices, d. H. the natural oscillations of the control generators of a different frequency modulation to subjugate.

Eine solche unterschiedliche FrequenzmodulationSuch a different frequency modulation

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.3ij is then musically perceived as a beat when these beats are grouped constantly changing during the game. In addition, the modulation strokes on the Most effective at the highest sound frequencies, since they (the frequency swings) move downwards per octave cut in half. The possibility of switching on and changing these (different) frequency modulations by the player is not indicated here.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 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.1. Tone generation process for an electronic musical instrument with at least two digital ones Tone generating devices, each consisting of a control generator, one through this controlled digital halftone divider whose output frequencies are slightly different from the semitone series deviate from the tempered tuning, and downstream octave dividers, which are determined by the respective Halftone divider given tone frequencies divide by a factor of 2: 1 and its multiples, thereby characterized in that the natural frequencies of the control generators of the individual tone generating devices are shifted from each other by about a semitone and / or a multiple of a semitone, and that the outputs of the Halftone dividers, which supply the frequencies shifted in this way, so with the following octave dividers be connected that the tone frequencies at the outputs of those octave divider, which the same Halftones are assigned, float against each other, with the beats of the individual semitones do not follow any geometric series. 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.2. tone generation method according to claim 1, characterized in that the octave divider of the individual tone generating devices, which emit the same semitone with a small difference, in the octaves are alternately connected to the individual registers and / or register groups, so that in the registers and / or register groups also the frequency ratios of the octaves of the rational Frequency ratio of 2: 1. 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.3. tone generating method according to claim 1 or 2, characterized in that more than 11 tone generating devices are present and that the tone frequencies from the 12th tone generating device are preferably assigned to such registers are whose frequency positions are different from the frequency positions of those registers that are derived from the corresponding tone generating devices 1 to 11 are fed. 4. Tonerzeugungsverfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergeneratoren der einzelnen Tonerzeugungseinrichtungen unterschiedlich einer Frequenzmodulation unterworfen sind.4. tone generation method according to claims 1 to 3, characterized in that the Control generators of the individual tone generating devices different from a frequency modulation are subject. 5. Tonerzeugungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzmodulation durch den Spieler verändert und abgeschaltet werden kann.5. tone generation method according to claim 4, characterized in that the frequency modulation can be changed and switched off by the player.