DE2937256A1

DE2937256A1 - Digitales elektronisches musikinstrument

Info

Publication number: DE2937256A1
Application number: DE19792937256
Authority: DE
Inventors: Toshio Kashio
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1978-09-15
Filing date: 1979-09-14
Publication date: 1980-03-27
Also published as: CA1126992A; HK71283A; DE2937256C2; ATA604379A; AT387670B; GB2032160B; GB2032160A; US4419919A; IT1123159B; IT7925728A0; FR2436460B1; FR2436460A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein digitales elektronisches Musikinstrument, das eine Vielzahl von Tonsteuereinrichtungen aufweist und das die Tonsignale, die von der Tonsteuereinrichtung erzeugt werden, synthetisiert, um einen musikalischen Ton zu liefern.

In einem elektronischen Musikinstrument, beispielsweise in einem elektronischen Klavier oder einer elektronischen Orgel, können verschiedene musikalische Töne vorgegeben werden. Der Spieler wählt von den vorgegebenen Tönen die gewünschten musikalischen Töne aus und spielt in dieser Weise einen Ton oder Klang. Bekannte elektronische Musikinstrumente dieser Art sind mit einem digitalen Schaltungssystem, d.h. mit einer Tonsteuereinrichtung versehen, die verschiedene musikalische Töne erzeugen kann.

Ein musikalischer Ton, der von einem herkömmlichen Musikinstrument erzeugt wird, ändert sich sehr fein. Wenn ein digitales elektronisches Musikinstrument einen musikalischen Ton erzeugen soll, der sich genau so fein ändert, ist eine außerordentlich komplizierte und hochentwickelte Steuereinrichtung erforderlich. Wenn somit eine Tonsteuereinrichtung einen sich derart fein ändernden musikalischen Ton erzeugen soll, wird sie kompliziert und schwierig auszubilden.

Es erscheint somit nahezu unmöglich, einen musikalischen Ton mit Hilfe von einer Tonsteuereinrichtung zu erzeugen, der voller und angenehmer als der Ton ist, der von einem gegenwärtig erhältlichen elektronischen Musikinstrument erzeugt wird. Es wäre somit ein elektronisches Musikinstrument außerordentlich wünschenswert, das einen einfacheren Aufbau hat und dennoch vollere und.angenehmere musikalische Töne erzeugen kann.

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Ziel der Erfindung ist ein digitales elektronisches Musikinstrument, das mit einer Vielzahl von Tonsteuereinrichtungen, in denen verschiedene musikalische Tondaten vorgegeben sind und von denen verschiedene musikalische Tonsignale abgegeben werden,und mit einer Tastatur mit einem Satz von Spieltasten versehen ist, die wahlweise gedrückt werden, um alle Tonsteuereinrichtungen zu betätigen, wobei die Tonsignale von den Tonsteuereinrichtungen synthetisiert werden, um einen vollen und angenehmen musikalischen Ton zu erzeugen.

Durch die Erfindung wird ein digitales elektronisches Musikinstrument geliefert, das eine Tastatur mit Spieltasten, eine Vielzahl von Tonsteuereinrichtungen, in denen verschiedene musikalische Tondaten digital vorgegeben sind und von denen verschiedene musikalische Tonsignale abgegeben werden, eine Einrichtung zum Betätigen der Tonsteuereinrichtungen auf eine Betätigung der Spieltasten, und eine Ausgabeeinrichtung aufweist/ um die Tonsignale von den Tonsteuereinrichtungen zu synthetisieren und damit einen musikalischen Ton zu liefern.

Das digitale elektronische Musikinstrument mit dem oben beschriebenen Aufbau ist kompakt und kann dennoch musikalische Töne erzeugen, die sich fein ändern. Die Tonsteuereinrichtungen können von identischen Schaltungen gebildet werden. Wenn sie insbesondere von demselben hochintegrierten Schaltungsplättchen gebildet werden, wird das musikalische Instrument einfach. Da darüberhinaus verschiedene Tondaten in jeder Tonsteuereinrichtung vorgegeben werden können, ist eine Vielzahl von Kombinationen musikalischer Töne möglich, so daß sich tatsächlich verschiedene musikalische Töne ergeben, die voll und angenehm sind.

Es sei im folgenden angenommen, daß das digitale elektronische Musikinstrument zwei Tonsteuereinrichtungen aufweist. Wenn die beiden Tonsteuereinrichtungen so ausgebildet sind, daß sie mit dem Erzeugen musikalischer Töne mit einer Zeitverzögerung' beginnen, liefert das musikalische Instrument einen vollen musi-

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kaiischen Ton, der insbesondere direkt nachdem er erzeugt ist, fein oder sanft zunimmt. Wenn musikalische Tondaten, die einen Ton mit Vibratoeffekt wiedergeben und musikalische Tondaten, die einen Ton ohne Vibratoeffekt . wiedergeben, in den beiden Tonsteuereinrichtungen vorgegeben sind,wird das Musikinstrument einen musikalischen Ton mit einer sich fein ändernden Höhe erzeugen. Jede Tonsteuereinrichtung kann weiterhin die Volumenzunahme und Volumenabnahme eines musikalischen Tones unabhängig von der anderen Tonsteuereinrichtung steuern. Das heißt, daß die Tonsteuereinrichtung unabhängig eine Volumenhüllkurvensteuerung bewirken kann. Wenn somit die beiden Tonsteuereinrichtungen so ausgebildet sind, daß sie die Volumenhüllkurve nach Maßgabe von Daten, die die Änderung des Mitlautvolumens wiedergeben, und nach Daten steuern, die die Änderung des Selbstlautvolumens wiedergeben, wird das musikalische Instrument einen musikalischen Ton leicht erzeugen, dessen Volumen sich fein ändert.

Ein besonders bevorzugter Gedanke der Erfindung besteht in einem elektronischen Musikinstrument mit einer Vielzahl von Tonsteuereinheiten, von denen jede eine eine Tonwellenform erzeugende Schaltung, eine Volumenhullkurvenschaltung, eine Filterschaltung und andere Schaltungen aufweist. Gegebene musikalische Tondaten können in jeder musikalischen Tonsteuereinheit vorgegeben werden. Die von den Tonsteuereinheiten erzeugten musikalischen Tonsignale werden synthetisiert, um einen effektiven musikalischen Ton zu liefern.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert:

Figur 1 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen digitalen elektronischen Musikinstrumentes.

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Figur 2A und 2B zeigen Blockschaltbilder der die musikalischen Töne erzeugenden Einheiten in Figur 1.

Figur 3 zeigt in einer graphischen Darstellung die Volumenhüllkurve, die durch die Einheiten gesteuert werden kann , die musikalische Töne erzeugen und in Figur 2A und 2B dargestellt sind.

Figur 4 zeigt das Schaltbild einer Signalanstiegssteuerschaltung der die musikalischen Töne erzeugenden Einheit in Figur 2A und 2B.

Figur 5 bis 7 zeigen Volumenhüllkurven, die über die Signalanstiegssteuerschaltung in Figur 4 gesteuert werden.

Figur 8 zeigt das Schaltbild des in Figur 1 dargestellten Filters.

Wie es in Figur 1 dargestellt ist, ist das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen digitalen elektronischen Musikinstrumentes mit drei digitalen,musikalische Töne erzeugenden Einheiten 1, 2 und 3 versehen. Die Einheiten 1, 2, 3 werden von hochintegrierten Halbleiterschaltungsplättchen mit derselben digitalen Schaltungsanordnung gebildet. Jede musikalische Töne erzeugende Einheit umfaßt einen Tonhöhentaktgeberteil, einen eine Wellenform bildenden Teil, einen eine Volumenhüllkurve bildenden Teil, einen Teil zum Steuern der Erzeugung verschiedener Effekttöne, einen Anstiegszeitsteuerteil und ähnliche Schaltungsteile, die alle aus logischen Schaltungen auf einem hochintegrierten Halbleiterschaltungsplättchen bestehen.

Die die musikalischen Töne erzeugenden Einheiten 1, 2 und 3 sind mit die musikalischen Töne bezeichnenden Schaltern verbunden, die einen die musikalischen Töne bezeichnenden Eingangsteil 4 bilden. Sie sind auch mit einem Umschalter 5 verbunden,

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Der Schalter 5 wird betätigt, um irgendeine musikalische Töne erzeugende Einheit 1, 2 und 3 zu benennen oder zu bestimmen. Die Schalter des Eingangsteils 4 werden selektiv betätigt, um gewünschte musikalische Tondaten in die bezeichnete, die musikalische Töne erzeugende Einheit einzugeben. In dieser Weise werden die gewünschten Tondaten in die Einheiten 1, 2 und 3 dadurch eingegeben, daß die Schalter des Eingangsteils 4 betätigt werden.

Das Musikinstrument weist weiterhin eine Tastatur 6 auf. Die Tastatur 6 ist beispielsweise mit 48 Spieltasten (4 Octaven, 12 Tonleitern) versehen. Wenn irgendeine Spieltaste gedrückt wird, wird allen Einheiten 1, 2 und 3 gleichzeitig ein entsprechendes Tastenkodesignal geliefert. Auf die Betätigung einer einzelnen Spieltaste erzeugen somit die Einheiten 1, 2 und 3 musikalische Tonsignale. Das musikalische Tonsignal von der Einheit 1 liegt über einen Digitalanalogwandler 7 und ein Filter 10 an einer Kombinierschaltung 13. In ähnlicher Weise liegt das Tonsignal von der Einheit 2 über einen Digitalanalogwandler 8 und ein Filter 11 an der Kombinierschaltung 13 und liegt das Tonsignal von der Einheit 3 über einen Digitalanalogwandler 9 und ein Filter 12 an der Kombinierschaltung 13. Diese Signale werden durch die Schaltung 13 kombiniert, wodurch ein musikalischer Ton durch einen Klangausgangsteil 14 erzeugt wird, der einen Lautsprecher aufweist.

Die hochintegrierte Schaltung 1, der Digitalanalogwandler 7 und das Filter 10 bilden einen ersten Tonsteuerteil I. Die hochintegrierte Schaltung 2, der Digitalanalogwandler 8 und das Filter 11 bilden einen zweiten Tonsteuerteil II. Die hochintegrierte Schaltung 3, der Digitalanalogwandler 9 und das Filter 12 bilden den dritten Tonsteuerteil III. Das heißt, daß das Musikinstrument mit drei Tonsteuerteilen I, II und III versehen ist.

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Das Musikinstrument weist weiterhin einen Impulsgenerator 15 auf. Der Impulsgenerator 15 liefert Ausgangsimpulse den Einheiten 1,2, und 3, so daß die Einheiten 1, 2 und 3 synchron betätigt werden. Es ist weiterhin ein Befehlsteil 16 für das Kombinierverhältnis vorgesehen, der das Kombinierverhältnis der Tonsignale von den Tonsteuerteilen I, II und III beispielsweise auf 2:3:1 festlegt. Weiterhin sind Schalter 17, 18 und 19 vorgesehen, die in der später beschriebenen Weise für Vibratoeffekte vorgesehen sind. Obwohl es in Figur 1 nicht dargestellt ist, ist jeder Tonsteuerteil mit einer Energiequelle versehen.

Die Figuren 2A und 2B zeigen die musikalische Töne erzeugende Einheit 1 mehr im einzelnen.. Es versteht sich, daß die anderen Einheiten 2 und 3 denselben Aufbau haben, wie er in Figur 2A und 2B dargestellt ist. In der musikalische Töne erzeugenden Einheit 1 wird ein Tastenkodesignal, das beim Betätigen einer der Spieltasten der Tastatur 6 erzeugt wird, in einem Tastenkodespeicher 20 gespeichert. Gleichzeitig liegt ein Tastenbetätigungssteuersignal an einer Anstiegszeitsteuerschaltung Vom Speicher 20 liegt das Tastenkodesignal an einem Tonhöhentaktgeneratorteil 22. Der Tonhöhentaktgeneratorteil 22 erzeugt auf den Empfang eines Bezugsimpulses vom Impulsgenerator 15 ein Tonhöhentaktsignal mit einer Frequenz, die dem Tastenkodesignal entspricht. Das heißt, daß der Teil 22 ein Tonhöhentaktsignal liefert, dessen Frequenz der betätigten Spieltaste entspricht. Das Tonhöhentaktsignal liegt an einem Addierer 23 als "+1" Signal. Das Ausgangssignal des Addierers 23 liegt an einem Schrittzähler 24. Immer wenn der Schrittzähler 24 ein Ausgangssignal vom Addierer 23 empfängt, nimmt sein Zählerstand um "1" zu. Der Schrittzähler 24 ist beispielsweise ein binärer 5-bit-32-fach-Zähler. Sein Zählerstand wird einem eine Wellenform bildenden Teil 25 zugeführt. Der Teil 25 liest eine Tonwellenform in 32 Schritten, Schritt für Schritt mit zunehmendem Zählerstand des Zählers 24. .

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Der die Wellenform erzeugende Teil 25 weist einen Halbleiterspeicher, der eine Tonwellenform speichert, oder einen Festwertspeicher auf, der digitale Daten speichert, die jeweils die Amplitude eines 1/32-Teils der Tonwellenform wiedergeben. Stattdessen kann der Teil 25auch verschiedene Tonwellenformen speichern, von denen eine nach Maßgabe eines Wellenformbefehls ausgewählt wird, wie es später beschrieben wird. Insbesondere ist jede Wellenform in 32 Teile aufgespalten und werden diese 32 Teile in Form von 32 Wellenformsignalen mit zunehmendem Zählerstand des Schrittzählers 24 ausgelesen.Die Wellenformsigna-Ie liegen an einer Multiplikationsschaltung 26.

Die die musikalischen Töne erzeugende Einheit 1 weist weiterhin einen Hüllkurvenzähler 27 zum Steuern des Tonvolumens auf. Dieser wird beispielsweise von einem 5-bit-32-fach-Zähler gebildet und zählt die anliegenden Hüllkurventaktsignale. Die Hüllkurventaktsignale bestimmen eine Hüllkurve, wie sie beispielsweise in Figur 3 dargestellt ist. Der Hüllkurvenzähler 27 empfängt zunächst 31 Taktsignale φ_Α/ die die Anstiegsphase der Hüllkurve bestimmen und die in regelmäßigen Intervallen erzeugt werden, anschließend 31 Taktsignale φ_η/ die die Abklingphase der Hüllkurve bestimmen und in längeren regelmäßigen Intervallen erzeugt werden,und schließlich 31 Taktsignale Φ_ρ# die die Abfallsphase der Hüllkurve bestimmen und die in noch längeren regelmäßigen Intervallen erzeugt werden. Ein Trägersignal vom Hüllkurvenzähler 27 liegt an einem Statuszähler 28, dessen Zählerstand die Anstiegs-, Abkling- oder Abfallphase der Hüllkurve in Figur 3 zeigt. Insbesondere zeigt der Zählerstand "00" eine Löschphase, zeigt der Zählerstand "10" die Anstiegsphase, zeigt der Zählerstand "01" die Abklingphase und zeigt der Zählerstand "11" die Abfallsphase. Die Ausgangssignale des Hüllkurvenzählers 27 und des Statuszählers liegen an einer Steuerschaltung 29 für den Hüllkurvenwert.

Solang der Zählerstand des Statuszählers 28 auf "00" bleibt, liegt der Zählerstand des Hüllkurvenzählers 27 nicht an der Multiplikationsschaltung 26 über die Steuerschaltung 29.

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Wenn der Zählerstand des Zählers 28 gleich "10" ist, liegt der Zählerstand des Zählers 27 an der Multiplikationsschaltung 26. Wenn der Zählerstand des Zählers 28 gleich "01" ist, liegt ein Zählerstand "31" an der Multiplikationsschaltung 26, gleichgültig welchen Zählerstand der Hüllkurvenzähler 27 haben kann. Wenn der Zählerstand des Zählers 25 "11" beträgt, wird der komplementäre Wert des Zählerstandes des Zählers 27 der Multiplikationsschaltung 26 geliefert, so daß ein Zählerstand des Zählers 27 der Multiplikationsschaltung 26 geliefert wird, der durch Abzählen erhalten werden könnte. In der Multiplikationsschaltung 26 wird das Ausgangssignal des die Wellenform erzeugenden Teils 25 mit dem Ausgangssignal der Steuerschaltung 29 für den Hüllkurvenwert multipliziert. Das Produkt liegt über einen Addierer 30 an einem Akkumulator 31. Das Ausgangssignal des Akkumulators 31 wird zum Addierer 30 rückgekoppelt. Das heißt, daß die Amplituden derjenigen Teile einer Wellenform, die durch den die Wellenform erzeugenden Teil 25 erfaßt wurden, mit dem Hüllkurvensteuerwert multipliziert werden, der von der Steuerschaltung 29 geliefert wird. Das hat zur Folge, daß das Ausgangssignal des Akkumulators 31 einen Volumensteuerwert sowie die Wellenform eines musikalischen Tones wiedergibt.

Die musikalische Töne erzeugende Einheit 1 weist weiterhin einen den musikalischen Ton bezeichnenden Speicher 32 auf, der mit dem oben erwähnten Eingangsteil 4 verbunden ist. Der Speicher 32 speichert musikalische Tondaten, die dadurch zugeführt wurden, daß einer der Schalter des Eingangsteils 4 betätigt wurde. Der Speicher 32 wird beispielsweise von einem Speicher mit direktem Zugriff gebildet und speichert musikalische Tondaten, wenn die Einheit 1 durch den Umschalter 5 bezeichnet wird.

Der Eingangsteil 4 weist eine Gruppe von nicht dargestellten Schaltern auf. Diese Schalter werden betätigt, um einen Wellenformbefehl zum Benennen einer der verschiedenen Wellenformen,

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beispielsweise einer Dreieckwellenform, einer Sägezahnwellenform und einer Rechteckwellenform, einen Befehl, um die Frequenz zu wählen, mit der die Taktsignale Φ_Α, γ_η oder φ erzeugt werden, einen Befehl zum Auswählen einer Hüllkurve, einen Befehl zum Auswählen einer Anstiegszeit, einen Vibrato" höhenbefehl und einen Befehl zum Auswählen eines Filters zu liefern. Der Speicher 3 2 liefert somit einen Wellenformbefehl dem die Wellenform erzeugenden Teil 25, ein Signal, das die Frequenz wiedergibt, mit der die Taktsignale φ , ό oder φ _R erzeugt werden, dem Hüllkurvenzähler 27 über den Hüllkurventaktgeberteil 33, einen Hüllkurvenwählbefehl der Steuerschaltung 29 und einen Anstiegszeitwählbefehl der Anstiegszeitsteuerschaltung 21. Der Speicher 32 liefert weiterhin einen Vibratohöhenbefehl , der Vibratosteuerschaltung 34, die später im einzelnen beschrieben wird. Der Speicher 32 liefert darüber hinaus ein binärkodiertes Filtersteuersignal dem Filter 10.

Die Anstiegszeitsteuerschaltung 21 steuert die Anstiegszeit der Hüllkurve. Das heißt, daß sie bestimmt, ob der Zählerstand des Statuszählers 28 auf "10" geändert werden soll, um den Zähler 28 auf den Empfang eines Tastenbetätigungszeitsteuersignals oder eine gewisse Zeit später nach dem Empfang des Tastenbetätigungszeitsteuersignals in den Anstiegszustand zu bringen. Das Ausgangssignal der Schaltung 21 liegt über eine Synchronisationssteuerschaltung 35 am Statuszähler 28, wenn der Zählerstand des Schrittzählers 24 gleich "0" ist, wodurch der Statuszähler 28 in den Anstiegszustand gebracht wird.

Die Anstiegszeitsteuerschaltung 21 und die Synchronisierungssteuerschaltung 35 sind in der in Figur 4 im einzelnen dargestellten Weise aufgebaut. Die Schaltung 21 umfaßt Verzögerungsschaltungen 21-1, 21-2 und 21-3, die auf ein Taktsignal rf>. ansprechen, sowie UND-Glieder 21-4, 21-5, 21-6 und 21-7, an deren einem Eingang ein Tastenbetätigungszeitsteuersignal liegt. Die UND-Glieder empfangen am anderen Ende einen Anstiegszeit-

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Steuerbefehl vom Speicher 32, der vom Eingangsteil 4 dem Speicher 32 zugeführt wird und der dazu dient, eine der Anstiegsverzögerungszeiten auszuwählen. Das heißt im einzelnen, daß das UND-Glied 21-4 keine Zeitverzögerung liefert, daß das UND-Glied 21-5 eine Zeitverzögerung t liefert, daß das UND-Glied 21-6 eine Zeitverzögerung 2t liefert und daß das UND-Glied 21-7 eine Zeitverzögerung 3t liefert. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 21-5 und das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 21-2 liegen über ein ODER-Glied 21-8 an der Verzögerungsschaltung 21-1. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 21-6 und das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 21-3 liegen über ein ODER-Glied 21-9 an der Verzögerungsschaltung 21-2. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 21-7 liegt an der Verzögerungsschaltung 21-3. Die Synchronisationssteuerschaltung 35 wird von einem ODER-Glied 35-1 mit drei Eingängen, UND-Gliedern 35-2 und 35-3 und einem Inverter 35-4 gebildet. Das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 21-1 und das Ausgangssignal des UND-Gliedes 21-4 liegen an den Eingangsklemmen des ODER-Gliedes 35-1 jeweils. Über das ODER-Glied 35-1 liegen diese Signale an einer Eingangsklemme des UND-Gliedes 35-2 und an einer Eingangsklemme des UND-Gliedes 35-3. Die Ausgangssignale der Verzögerungsschaltung 21-1 und des UND-Gliedes 21-4 werden somit im UND-Glied 35-3 gehalten. An der anderen Eingangsklemme des UND-Gliedes 35-2 liegt ein Schrittsignal "0" vom Schrittzähler 24. Das Schrittsignal "0" wird durch den Inverter 35-4 in ein Signal "1" umgewandelt, das an der anderen Eingangsklemme des UND-Gliedes 35-3 liegt.

Das Tastenbetätigungszeitsteuersignal wird daher im UND-Glied 35-3 für eine Zeitdauer gehalten, die durch den Anstiegszeitsteuersignalbefehl bestimmt ist. Wenn der Zählerstand des Schrittzählers 24 gleich "0" ist, sperrt das UND-Glied 35-2, so daß das UND-Glied 35-2 ein Signal "10" liefert, das den Statuszähler 28 in den Anstiegszustand bringt. In dem Augenblick, in dem das UND-Glied 35-2 das Ausgangssignal "10" abgibt, sperrt das UND-Glied 35-3 und beginnt das ODER-Glied 35-1 damit, ein Ausgangssignal zu liefern. Das Signal "10"

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wird somit nicht langer im UND-Glied 35-3 gehalten.

Es sei angenommen, daß eine Anstiegsverzögerungszeit t im Tonsteuerteil I,nicht jedoch im Tonsteuerteil II oder III angegeben ist, und daß dieselbe Hüllkurve in allen Tonsteuerteilen I, II, und III vorgegeben ist. Wenn irgendeine Spieltaste der Tastatur 6 gedrückt wird, liegt ein Tastenkodesignal, das der betätigten Taste entspricht, am Tastenkodespeicher 20 aller musikalische Töne erzeugenden Einheiten 1,2 und 3 und liegt gleichzeitig ein Tastenbetätigungszeitsteuersignal an der Anstiegszeitsteuerschaltung 21 der Einheiten 1, 2 und 3. In den Einheiten 2 und 3, in denen keine Anstiegsverzögerungszeit angegeben ist, erzeugt das UND-Glied 21-4 unmittelbar ein Ausgangssignal "10", das über das ODER-Glied 35-1 und das UND-Glied 35-2 am Statuszähler 28 liegt und diesen in den Anstiegszustand bringt. Folglich erzeugt jede musikalische Töne erzeugende Einheit 2 und 3 ein Tonsignal, das einem derartigen Volumensteuerwert entspricht, der von der Hüllkurvensteuerschaltung 29 geliefert wird, wie es durch die Linie ρ in Figur 5 dargestellt ist. Im Gegensatz dazu wird in der Einheit 1, in der eine Anstiegsverzögerungszeit t angegeben ist, das Tastenbetätigungszeitsteuersignal dem UND-Glied 21-5 und dem ODER-Glied 21-8 geliefert und von der Verzögerungsschaltung 21-1 mit einer Zeitverzögerung t abgegeben. Das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 21-1 liegt daher am UND-Glied 35-3 über das ODER-Glied 35-1 und wird im ODER-Glied 35-3 gehalten, nachdem die Zeitdauer t abgelaufen ist. Auf den Empfang eines Schrittsignals "0" vom Schrittzähler 24 liefert das UND-Glied 35-2 ein Ausgangssignal "10" dem Statuszähler 28, wodurch dieser in den Anstiegszustand kommt. Die Einheit 1 erzeugt somit ein Tonsignal, das einem Volumensteuerwert entspricht, der von der Hüllkurvensteuerschaltung' 29 geliefert wird, wie es durch eine gestrichelte Linie q in Figur 5 angegeben ist, nach Ablauf einer Zeitdauer t, nachdem die Einheiten 2 und 3 die Tonsignale erzeugt haben.

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Wenn die Tonsteuerteile I, II und III Tonsignale zu verschiedenen Zeitpunkten in der oben beschriebenen Weise erzeugen, werden diese Tonsignale mit einer Zeitverzögerung zwischen den Signalen synthetisiert, wodurch ein musikalischer Ton erzeugt wird, der fein ansteigt und zweimal mit einer kleinen Zeitverzögerung abklingt. Da der in dieser Weise erzeugte musikalische Ton fein ansteigt, simuliert er erfolgreich einen musikalischen Ton eines Klaviers oder eines Saiteninstrumentes und wird dieser musikalische Ton wirksam beim Spielen von Blockakkorden verwandt.

Figur 5 zeigt, in welcher Weise die Tonsignale mit identischer Volumenhüllkurve mit einer Zeitverzögerung t synthetisiert werden. Stattdessen können auch Tonsignale mit verschiedenen Volumenhüllkurven mit einer Zeitverzögerung 2t, wie es in Figur 6 dargestellt ist, oder mit einer Zeitverzögerung t synthetisiert werden, wie es in Figur 7 dargestellt ist. Das heißt, daß Tonsignale mit verschiedenen Hüllkurven mit verschiedenen Zeitverzögerungen synthetisiert werden können, um einen vollen und angenehmen musikalischen Ton zu liefern. Das kann dadurch erfolgen, daß nur die gewünschten musikalischen Tondaten in den Tonsteuerteilen I, II und III vorgegeben werden.

Die Vibratosteuerschaltung 34, die in Figur 2B dargestellt ist, empfängt einen Vibratohöhenbefehl vom Speicher 32. Der Vibratohöhenbefehl bezeichnet eine der verschiedenen Vibratohöhen beispielsweise die Höhe 1, Höhe 2 und Höhe 3. Das Vibratohöhensignal besteht aus Impulsen, deren Anzahl der benannten Vibratohöhe entspricht und liegt von der Schaltung 34 immer dann am Addierer 23, wenn die Schaltung 34 ein Schrittsignal "0" vom Schrittzähler 24 empfängt, so lange der Vibratoschalter 17 geschlossen gehalten wird. So lange ein Vibratohöhensignal von der Steuerschaltung 34 nicht geliefert wird, empfängt der Addierer weiterhin die Tonhöhentaktsignale vom Tonhöhentaktsignalgeberteil 22 und zählt der Schrittzähler 24 wei-

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ter die Ausgangssignale vom Addierer 23. Wenn jedoch ein Vibratohöhensignal von der Schaltung 34 erzeugt wird, wird dieses über den Addierer 23 dem Schrittzähler 24 zuaddiert. Da das Vibratohöhensignal oder wenige Impulse dem Schrittzähler 24 zuaddiert werden, wenn der Zählerstand des Zählers gleich "0" ist, erzeugt der Schrittzähler 24 Ausgangssignale in etwas kürzeren Intervallen als in dem Fall, in dem der Schalter 17 geöffnet ist. Musikalische Tonsignale, die einen Ton mit Vibratoeffekt wiedergeben, werden daher vom Tonsteuerteil 1 so lange geliefert, wie der Vibratoschalter 17 geschlossen gehalten wird. Wenn weder der Schalter 18 noch der Schalter 19 geschlossen ist, erzeugen die Tonsteuerteile II und III Tonsignale, die Töne ohne Vibratoeffekt wiedergeben. Das hat zur Folge, daß der musikalische Ton, der dadurch erzeugt wird, daß diese Tonsignale von den Tonsteuerteilen I, II und III synthetisiert werden, einer effektiven Klangfarbenänderung unterliegt und somit ein voller und angenehmer musikalischer Ton ist.

Das Filter 10 des Tonsteuerteils I ist in der im einzelnen in Figur 8 dargestellten Weise aufgebaut. Es versteht sich, daß die Filter 11 und 12 der Tonsteuerteile II und III denselben Aufbau haben, wie er in Figur 8 dargestellt ist.

Das Filter 10 weist Analogschalter 7-1, 7-2 ... 7-n auf, an denen die Tonsignale vom Digitalanalogwandler 7 liegen. Einer dieser Analogschalter wird nach Maßgabe einer Filterwählkodierung ausgewählt, die einem zu erzeugenden musikalischen Ton entspricht und die vom Speicher 32 geliefert wird. Das Filter 10 weist weiterhin Filterschaltungen 7a, 7b ... 7n auf, die so ausgelegt sind, daß sie Signale mit verschiedenen Frequenzbereichen filtern und die mit den Analogschaltern 7-1, 7-2 7-n jeweils verbunden sind. Das Ausgangssignal des ausgewählten Analogschalters liegt an der entsprechenden Filterschaltung. In dieser Weise wird eines der Filter 7a, 7b ... 7n nach Maßgabe der Tondaten ausgewählt, die in der Einheit 1 durch den Eingangsteil 4 vorgegeben sind, so daß ein musikalischer Ton

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mit der gewünschten Klangfarbe erzeugt wird.

Wie es oben erwähnt wurde, sind die musikalische Töne erzeugenden Einheiten 1, 2 und 3 jeweils von identischen hochintegrierten Halbleiterschaltungsplättchen gebildet. Ihre Speicher 32 können verschiedene Tondaten speichern, die vom Eingangsteil 4 geliefert werden. Jede Einheit kann somit ein Tonsignal nach Maßgabe eines Wellenformbefehls, eines Hüllkurvenwählbefehls, eines Anstiegszeitwählbefehls, eines Filterwählbefehls und ähnlicher Befehle erzeugen. Immer dann, wenn eine der Spieltasten der Tastatur 6 gedrückt wird, gibt der Lautsprecher des Klangausgangsteils 14 einen musikalischen Ton ab, der eine Kombination der drei Tonsignale ist, die von den Einheiten 1, 2 und 3 über die Digitalanalogwandler 7, 8 und 9 und die Filter 10, 11 und 12 jeweils kommen. Die Tonsteuerteile I, II und III, die ein einfaches Schaltungssystem bilden und die verschiedene Tonsignale liefern, arbeiten so zusammen, daß eine große Anzahl verschiedener musikalischer Töne erzeugt wird. Da verschiedene Volumenhüllkurven in den Einheiten 1,2 und 3 vorgegeben werden können, erzeugt der Klangausgangsteil 14 einen musikalischen Ton, der sich fein insbesondere beim Anstieg ändert. Da jede musikalische Töne erzeugende Einheit eine Volumenhüllkurve speichern kann, die eine Volumenänderung eines stimmhaften Klangs im typischen Fall eines Selbstlautes oder eines stimmlosen Klangs beispielsweise eines Frikativkonsonanten oder eines Exposivkonsonanten wiedergibt, ändert sich der durch den Klangausgangsteil 14 erzeugte musikalische Ton so fein, wie es bei einem musikalischen Ton der Fall ist, der von einem herkömmlichen Musikinstrument erzeugt wird.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurden drei hochintegrierte Halbleiterschaltungen verwandt. Stattdessen können auch zwei oder vier oder noch mehr hochintegrierte Halbleiterschaltungen vorgesehen sein. Der Schaltungsaufbau der Einheiten 1, 2 und 3 ist nicht auf den in den Figuren 2A und 2B dargestellten Aufbau beschränkt, vielmehr sind eine

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Reihe verschiedener Abwandlungen möglich.

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Claims

PATENTANWÄLTE A. 3RÜNECKER

DIPU ING

H. KINKELDEY £337256 W. STOCKMAIR

OR ING AeE(CALTECMI

K. SCHUMANN

Dft RER MAT D-PU-PMYS

P. H. JAKOB

OIPU-ING

G. BEZOLD

CW RER MAr C3IPL (KM

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

14. Sept. 1979

P 14 299

CASIO COMPUTER CO., LTD.

6-1, 2-chome, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo, Japan

Digitales elektronisches Musikinstrument

PATENTANSPRÜCHE

Digitales elektronisches Musikinstrument gekennzeichnet durch eine Tastatur (6) mit einer Gruppe von Spieltasten, durch eine Anzahl von Tonsteuereinrichtungen (I, II, III), in denen verschiedene Tondaten vorgegeben sind und von denen verschiedene Tonsignale abgegeben werden, durch eine Einrichtung zum Betreiben aller Tonsteuereinrichtungen (I, II, III) auf eine Betätigung der Spieltasten und durch eine Ausgabeeinrichtung (13, 14,16) zum Synthetisieren der Tonsignale von den Tonsteuereinrichtungen (I, II, III), um dadurch einen musikalischen Ton zu liefern.

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2. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Tonsteuereinrichtung (I, II, III) eine eine Wellenform erzeugende Einrichtung (25) zum Erzeugen eines Wellenformsignals, eine eine Volumenhüllkurve erzeugende Einrichtung zum Erzeugen einer Volumenhüllkurve, eine Digitalanalogwandlereinrichtung ( 7/8,9) und eine Filtereinrichtung (10,11,12) aufweist.

3. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonsteuereinrichtungen (I, II, III) im wesentlichen denselben Schaltungsaufbau haben.

4. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Tonsteuereinrichtung (I, II, III) eine Einrichtung zum Steuern der Tonvolumenzunahme und der Tonvolumenabnahme aufweist.

5. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Tonsteuereinrichtung (I, II, III) eine Einrichtung zum Verzögern des Beginns der Erzeugung eines musikalischen Tones um ein gewünschtes Zeitintervall aufweist.

6. Musikinstrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Tonsteuereinrichtungen vorgesehen

7. Musikinstrument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Tonsteuereinrichtungen eine Einrichtung zum Speichern von Daten aufweist, die eine konstante Tonvolumenänderung wiedergeben.und daß die andere Tonsteuereinrichtung eine Einrichtung zum Speichern von Daten aufweist, die die Tonvolumenänderung eines Selbstlautes wiedergeben.

8. Musikinstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Tonsteuereinrichtungen vorgesehen

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9. Musikinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die bewirkt, daß die beiden Tonsteuereinrichtungen Tonsignale mit einer Zeitverzögerung erzeugen.

10. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Tonsteuereinrichtungen vorgesehen sind und daß eine Steuereinrichtung in einer der beiden Tonsteuereinrichtungen vorgesehen ist, die ein Tonsignal erzeugt, das einen Ton mit Vibratoeffekt wiedergibt.

11. Musikinstrument nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (16) zum Bestimmen des Verhältnisses, mit dem die von den Tonsteuereinrichtungen (I, II, III) gelieferten Tonsignale synthetisiert werden.

12. Musikinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (10,11,12) jeder Tonsteuereinrichtung (I, II, III) eine Einrichtung aufweist, in der eine binäre Kodierung vorgegeben ist, um den Frequenzbereich der Filtereinrichtung (10,11,12) zu bestimmen.

13. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Tonsteuereinrichtung (I, II, III) von einem hochintegrierten Halbleiterschaltungsplättchen gebildet wird.

14. Musikinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hochintegrierten Halbleiterschaltungsplättchen im wesentlichen den gleichen Schaltungsaufbau haben.

15. Musikinstrument nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jedes hochintegrierte Halbleiterschaltungsplättchen eine Einrichtung zum Erzeugen einer Tonwellenform und eine Einrichtung zum Erzeugen einer Tonvolumenhüllkurve aufweist.

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16. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Tonsteuereinrichtung (I, II, III) aus einem hochintegrierten Halbleiterschaltungsplättchen besteht, das eine Einrichtung zum Erzeugen einer Tonwellenform, eine Einrichtung zum Erzeugen einer Tonvolumenhüllkurve, eine Digitalanalogwandlereinrichtung, die mit dem Ausgang des hochintegrierten Halbleiterschaltungsplättchen verbunden iSt₇ und eine Filtereinrichtung aufweist, die mit dem Ausgang der Digitalanalogwandlereinrichtung verbunden ist.

17. Musikinstrument nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Tonsteuereinrichtungen vorgesehen sind.

18. Musikinstrument nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung in einer der beiden Tonsteuereinrichtungen vorgesehen ist, die ein Tonsignal erzeugt, das einen Ton mit Vibratoeffekt wiedergibt.

19. Musikinstrument nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eines der hochintegrierten Halbleiterschaltungsplättchen eine Einrichtung zum Speichern von Daten aufweist, die eine konstante Tonvolumenänderung wiedergeben, und daß das andere hochintegrierte Halbleiterschaltungsplättchen eine Einrichtung zum Speichern von Daten aufweist, die eine Tonvolumenänderung eines Selbstlautes wiedergeben.

20. Musikinstrument nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eines der hochintegrierten Halbleiterschaltungsplättchen eine Steuereinrichtung aufweist, die bewirkt, daß die Tonsteuereinrichtung Tonsignale mit einer Zeitverzögerung erzeugt.

21. Musikinstrument nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Tonbezeichnungseinrichtung (4), die digital verschiedene Tondaten in der Tonsteuereinrichtung (I, II, III) nach Maßgabe eines Befehls vorgibt.

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