DE3448198C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hybrides elektronisches Musikinstrument gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein hybrides elektronisches Musikinstrument dieser Art ist aus der US-PS 38 71 247 bekannt. Dieses bekannte Musikinstrument weist mindestens zwei elektronische Einzel-Musikinstrumente auf, bei denen es sich beispielsweise um elektronische Orgeln oder um elektronische Akkordeons handeln kann. Um zu erreichen, daß das auf diese Weise gebildete Hybrid­ instrument von einem einzelnen Spieler bedient werden kann, ist ferner eine Schnittstellenvorrichtung vorgesehen, über die sämtliche Einzel-Musikinstrumente an eine gemeinsame Steuereinrichtung angeschlossen sind.

Als nachteilig bei diesem bekannten Musikinstrument wird es angesehen, daß die Anzahl der zur Verfügung stehenden Klangfarben durch die von den jeweiligen Einzel-Musikinstrumenten vorgegebenen Klang-Einstellmöglichkeiten mehr oder weniger stark begrenzt ist. Darüber hinaus ist es schwierig, dann einen befriedigenden Gesamt- oder Ensembleklang zu erzielen, wenn eine bestimmte Klangfarbe nur auf einem der beiden Einzel- Musikinstrumente eingestellt werden kann.

Es wurde gefunden, daß ein sehr eindrucksvoller Ensembleklang mit einem derartigen Hybridinstrument im Prinzip dann erzielt werden kann, wenn jedes Einzel-Musikinstrument mit Hilfe der üblicherweise vorhandenen Fein-Stimmeinrichtung um einen geringen Betrag gezielt verstimmt wird. Jedoch ist es in der Praxis für einen weniger geübten Spieler sehr schwierig, eine derartige Verstimmung in akzeptabler Zeit herbeizuführen. Erst recht ist es kaum möglich, die jeweilige Verstimmung und damit den bei der Ensemble-Wiedergabe erzielten Gesamtklang in exakt reproduzierbarer Weise einzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hybrides elek­ tronisches Musikinstrument gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß ein eindrucksvoller Ensembleklang sehr leicht und exakt reproduzierbar eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Hierdurch wird erreicht, daß auch ein ungeübter Spieler eine bestimmte Verstimmung der jeweiligen Einzel-Musikinstrumente sehr leicht und vor allen Dingen exakt reproduzierbar einstellen kann. Somit kann erfindungsgemäß auch ein ungeübter Spieler einen sehr wirkungsvollen Ensembleklang erzeugen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines hybriden Musikinstruments und dessen Schnittstellen;

Fig. 2A und 2B schematisch ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung des Instruments;

Fig. 3 das Schaltbild eines Frequenzgenerators;

Fig. 4 einen Ablaufplan zur Erläuterung des Vorgangs der gegenseitigen Verstimmung der Einzel- Musikinstrumente; und

Fig. 5 bis 8 Diagramme zur Erläuterung der Einstellung eines Offsetwerts.

Gemäß Fig. 1 ist eine Steuereinrichtung in Form einer Abstimmungs-/ Begleitungseinheit 81 zur Steuerung der Abstimmung eines oberen und unteren Einzel-Tastenmusikinstrumentes 1 und 2 vorgesehen; ein Pedalmusikinstrument 82 dient zur Erzeugung von Rhythmus und Begleitmusik. Die Abstimmungs-/ Begleitungseinheit 81 weist einen Netzschalter 81A, einen Rhythmusschaltbereich 81B, einen Start-/Stoppschalter 81C und einen Moduswahlschalter 81D auf. Der Rhythmusschaltbereich 81B weist Schalter zur Bereitstellung von Begleitungs­ rhythmusmustern für Rock, Marsch, Disco, Walzer etc. auf. Der Start-/Stoppschalter 81C wird zum Starten und Stoppen des Begleitungsrhythmus und auch für die automatische Durchführung der Begleitungsakkorde, wie später beschrieben wird, betätigt. Der Moduswahlschalter 81D dient zum Einstellen eines von drei automatischen Begleitungsmodi, z. B. einem Aus-, einem Finger- und einem Ein-Modus. Im Aus-Modus können die obere und untere Tastatur 4 und 10 zum Musizieren von Hand ohne automatische Begleitung betätigt werden. Im Finger-Modus kann eine automatische Begleitung im Begleitungsrhythmus entsprechend Akkorden bereitgestellt werden, die durch das dauernde Betätigen eines tiefoktavigen Tastenteiles der Tastatur 10 mit den Finkgern der linken Hand erzeugt werden. Im Ein-Modus kann die automatische Begleitung im Begleitungsrhythmus entsprechend Akkorden bereitgestellt werden, die durch Betätigen des tiefoktavigen Tastenteiles der unteren Tastatur 10 mit einem, zwei oder drei Fingern bestimmt werden.

Die Abstimmungs-/Begleitungseinheit 81 weist ferner einen DCin-Anschluß 81E, einen Anschluß U, einen Anschluß L und einen Anschluß F auf. Der DCin-Anschluß 81E ist mit einem DCout-Anschluß 84 im oberen elektronischen Musik­ instrument 1 über eine Leitung 83 verbunden, so daß Gleich­ spannung aus dem oberen elektronischen Musikinstrument 1 an der Einheit 81 anliegt. Die Anschlüsse U, L und F sind über Leitungen 85, 86, 87 mit C-Anschlüssen 88, 89 und 90 im oberen und unteren Musikinstrument 1 und 2 und im Pedalinstrument 82 verbunden. Über die Leitungen 85, 86 und 87, die Teil einer Schnittstellenvorrichtung sind, werden Informationen, die das Durchführen und Beenden der Abstimmung betreffen, ebenso übertragen wie Informationen über den automatischen Begleitungsmodus und die Tastenbetätigung.

Das obere und untere Tastenmusikinstrument 1 und 2 sowie das Pedalinstrument 82 weisen entsprechende Tastaturen 4 und 10 und ein Pedal 91 auf, sie besitzen Netzschalter 6, 13 und 92 und Timbreschaltbereiche 5B, 12B und 93. Durch Betätigung der Timbreschaltbereiche 5B, 12B und 93 lassen sich verschiedene Timbres, wie z. B. Piano, Flöte und Violine, für das mit den Tastaturen 4 und 10 und dem Pedal 91 durch­ zuführende Spiel auswählen.

Zwei Lautsprecherboxen 9 und 18 sind mit der Ab­ stimmungs-/Begleitungseinheit 81, dem oberen und unteren Tastenmusikinstrument 1 und 2 und dem Pedalinstrument 82 verbunden. Diese Lautsprecher 9 und 18 beinhalten entsprechende Mischer und Verstärker und können den Begleitungsrhythmus, die automatische Begleitung und die gespielte Melodie stereophon erklingen lassen.

Wie in den Fig. 2A und 2B gezeigt, beinhaltet die Abstimmungs-/Begleitungseinheit 81 eine untergeordnete CPU 81-1, eine Haupt-CPU 81-2, einen I/O-Kanal 81-3 und einen Begleitungstonerzeuger 81-4. Die Haupt-CPU 81-2 wird durch Schließen des Netzschalters 81A aktiviert. Sie führt den Musikinstrumenten 1, 2 und 82 Abstimmungs- setzdaten über den I/O-Kanal 81-3 zu. Zu Steuerungszwecken empfängt sie auch Abstimmungsendedaten aus den Musikinstrumenten 1, 2 und 82. Weiter führt sie der untergeordneten CPU 81-1 Tastenbetätigungsdaten aus der unteren Tastatur 10 zu. Auch führt sie dem Begleitungstongenerator 81-4 Akkord- und Baßdaten der automatischen Begleitung aus der untergeordneten CPU 81-1 und dem vorgewählten Rhythmus entsprechende Begleitungs­ rhythmusdaten zu und überträgt diese Daten über den automatischen Begleitungsmodus aus der untergeordneten CPU 81-1 zu dem oberen Tastenmusikinstrument 2. Die untergeordnete CPU 81-1 klassi­ fiziert die Begleitungsakkorde entsprechend den Betätigungsdaten von dem tiefoktavigen Tastenbereich der unteren Tastatur 10, die über die Haupt-CPU 81-2 bereitgestellt werden, und führt der Haupt-CPU 81-2 Akkord- und Baßdaten der automatischen Begleitung zu. Auch stellt sie eine Betätigung des Rhythmusschalters 81B und des Moduswahlschalters 81D fest und führt die Begleitungsrhythmusdaten und die Daten für die automatische Begleitung der Haupt- CPU 81-2 zu. Der Begleitungstongenerator 81-4 erzeugt für jeden Begleitungsakkord Tonsignale, Baßtöne und Rhythmustöne entsprechend den Akkord- und Baßdaten für die automatische Begleitung sowie auch Begleitungsrhythmusdaten. Die erzeugten Tonsignale werden den Lautsprechern 9 und 18 zugeführt und erklingen daraus.

Das obere Tastenmusikinstrument 1 weist eine CPU 21, einen PLL-Schaltkreis 24, einen Tongenerator 30, einen Tastenschaltbereich 4, 5, 20, ein Timbre ROM 26 und einen I/O-Kanal 25 auf. Der Tasten­ schaltbereich 4, 5, 20 erfaßt die Betätigung von Tasten auf der Tastatur 4 und der Schalter im Timbreschaltbereich 5B und führt die erfaßten Daten als Tastenbetätigungsdaten und Timbrebestimmungsdaten der CPU 21 zu. Die CPU 21 führt die Tastenbetätigungsdaten aus dem Tastenschalt­ bereich 4, 5, 20 dem Tongenerator 30 zu und liest auch die Timbredaten entsprechend den Timbrebestimmungsdaten aus dem Timbre-ROM 25 aus, und führt sie dem Tongenerator 30 zu. Auch durch das Schließen des Netzschalters 6 aktiviert führt die CPU 21 dem PLL-Schaltkreis 24 die Abstimmungssetzdaten aus der Haupt-CPU 81-2 zu. Wenn das Zuführen der Abstimmungssetzdaten zu dem PLL-Schaltkreis 24 beendet ist, werden der Haupt-CPU 21-2 die Abstimmungs­ endedaten zugeführt.

Das untere Tastenmusikinstrument 2 und das Pedalmusikinstrument 82 arbeiten mit folgender Ausnahme in der gleichen Weise wie das obere Tastenmusikinstrument 1. Empfängt das untere Tastenmusikinstrument 2 Daten über den automatischen Begleitungsmodus aus der Haupt-CPU 81-2, überträgt es Tastenbetätigungsdaten, die sich durch Betätigung des tiefoktavigen Tastenteils auf der Tastatur ergeben, über den I/O-Kanal 2-25 an die Haupt-CPU 81-2. Das Pedal­ musikinstrument 82 ist ein Einzeltoninstrument, das jeweils nur einen Ton zu einer Zeit erzeugen kann.

Der Schaltkreisaufbau des einen Basisfrequenzgenerator bildenden PLL-Schaltkreises 24 wird nun anhand von Fig. 3 beschrieben. Der PLL-Schaltkreis 24 weist einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 24C, einen 1/3-Frequenzteiler 24E, einen 1/2-Frequenzteiler 24F, einen programmierbaren Frequenzteiler 24D, einen Phasenvergleicher (PC) 24A, einen Tiefpaßfilter (LPF) 24B, eine Signalquelle 24G und einen 1/768-Frequenzteiler 24H auf.

Der VCO 24C ist ein Schaltkreis mit einer Schwingungsfrequenz, die durch eine angelegte Spannung gesteuert wird. Er erzeugt ein Signal i mit einer Frequenz von 14 840 590+(12 882·Cx) Hz entsprechend den einen Offsetwert bildenden Abstimmungsdaten Cx, die sich aus den Abstimmungssetzdaten ergeben. Das Signal i liegt am 1/3-Frequenzteiler 24E an, der ein Abstimmungssignal j mit 4 946 864+(4294·Cx) Hz dem Tongenerator 30 zuführt. Das Signal i liegt auch am 1/2- Frequenzteiler 24F an, der dem programmierbaren Frequenzteiler 24D ein Signal mit 7 420 295+(6441·Cx) Hz zuführt. Die Offsetwerte Cx werden als Werte "0", "-1" und "-2" dem oberen und unteren Tastenmusik­ instrument 1 und 2 sowie dem Pedalmusikinstrument 82 entsprechend zugeleitet. Der programmierbare Frequenzteiler 24D dividiert das eingegebene Signal bezüglich der Frequenz im Verhältnis 1/(1152+Cx). Da das eingegebene Signal eine Frequenz von 7 420 295+(6441·Cx) Hz aufweist, liegt das Frequenzteilungssignal des programmierbaren Frequenz­ teilers 24D bei 6441 Hz, unabhängig vom Wert des jeweiligen Offsetwerts Cx. Dieses Signal wird dem Phasenvergleicher 24A zugeführt. Ein Signal mit 6441 Hz, das der 1/768- Frequenzteiler 24H bereitstellt, der das Signal aus der Signalquelle 24G aufteilt, liegt auch am Phasen­ vergleicher 24A an, der die Frequenzen der beiden eingegebenen Signale vergleicht und ein Signal erzeugt, wenn die zwei Signale eine Phasendifferenz aufweisen. Der Tiefpaßfilter 24B filtert die Gleichspannungs­ komponente aus dem Ausgang des Phasenvergleichers 24A aus, die dann dem VCO 24C zugeführt wird, um dessen Schwingungsfrequenz leicht zu verändern und dadurch die Phasendifferenz zu kompensieren.

Der Tongenerator 30 erzeugt Melodietonsignale im Zusammenhang mit Timbredaten für Tastenbetätigungsdaten aus der CPU 21, entsprechend dem eine Basisfrequenz bildenden Abstimmungssignal j aus dem 1/3-Frequenzteiler 24E in dem PLL-Schaltkreis 24. Die erzeugten Tonsignale werden den Lautsprechern 9 und 18 zugeführt, woraus sie erklingen. Die Haupt-CPU 81-2 und die CPU 21 beinhalten, wie in Fig. 5 gezeigt, ein 20-bit-Register und ein 16-bit-Register (nicht abgebildet). Von und zu den Musikinstrumenten 1, 2 und 82 übertragene Offsetwerte bzw. Abstimmungsdaten werden in diesen Registern zeitweise gespeichert. Das Datenformat des 20-bit-Registers, wie in Fig. 5 gezeigt, weist eine 4-Stellenkonfiguration auf, wobei jede Stelle aus 4 Bits besteht. Die oberen 4 Bits werden für den Operationsbefehl benutzt, z. B. ein Befehl, der gemäß Fig. 6 die Justierung der Tonhöhe betrifft. Die nächsten 4 Bits werden zur Registrierung der Ziffernzahl bzw. der Anzahl der Stellen in den unteren 12 Bits bzw. den unteren 3 Ziffernbereichen benutzt. Die mittleren 4 Bits stellen einen "Leerbefehl" dar. Die unteren 8 Bits werden zur Registrierung der Offsetwerte bzw. Abstimmungsdaten Cx oder der Abstimmungs­ endedaten für jede Taste benutzt, wie in Fig. 7 gezeigt ist.

Die Funktionsweise der mit den Offsetwerten durchgeführten Verstimmung wird nun anhand des Flußdiagramms von Fig. 4 beschrieben.

Zuerst wird der Netzschalter 81A der Abstimmungs-/ Begleitungseinheit 81 eingeschaltet und dann der Netzschalter des oberen Tastenmusikinstrumentes 1. Folglich sind die Haupt-CPU's 81-2 und 21 aktiviert. Die Haupt-CPU 81-2 schreibt in ein Register einen Tonhöhenjustierungsbefehl "1100", wie in Fig. 6 gezeigt, und schreibt den Code "0011" als Daten über Zahlziffern und den Code "00000000(0)" als Offsetwert oder Abstimmungsdatum Cx ein. Die ein­ geschriebenen Daten werden als Abstimmungssetzdaten, wie in Fig. 8 gezeigt, über die I/O-Kanäle 81-3 und 25 zu der CPU 21 im oberen Tastenmusikinstrument 1 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wird geprüft, ob das obere Tastenmusikinstrument 1 über die Leitung 85 mit den Anschlüssen U und C verbunden ist (Schritt S1). Falls dies nicht der Fall ist, wird der Schritt S4 ausgeführt. Falls es verbunden ist, wird der Offsetwert Cx als Abstimmungssetzdatum an die CPU 21 im oberen Tastenmusikinstrument 1 übertragen (Schritt S2). Die Daten werden von der CPU 21 dem PLL-24 zugeführt, der das entsprechende Abstimmungssignal j dem Tongenerator 30 zuführt, um die Abstimmung zu bewirken.

Nachfolgend schreibt die CPU 21 den in Fig. 6 gezeigten Tonhöhenjustierbefehl "1100" als Operationsbefehl, den Code "0010" als Daten über die Ziffernzahl und den in der oberen Reihe in Fig. 7 gezeigten Code "10000000" als Abstimmungsendedaten in ein Register ein. Diese Daten werden als Abstimmungsendedaten, wie in Fig. 8 gezeigt, an die Haupt-CPU 81-2 übertragen (Schritt S3), wodurch die Abstimmung des oberen Tastenmusikinstrumentes 1 beendet wird.

Wird nachfolgend der Netzschalter 13 des unteren Tasten­ musikinstrumentes 2 eingeschaltet, wird entsprechend geprüft, ob das untere Tastenmusikinstrument 2 angeschlossen ist (Schritt S4). Falls es angeschlossen ist, werden die Abstimmungssetzdaten aus der Haupt-CPU 81-2 an die CPU 2-21 im unteren Tastenmusikinstrument 2, wie in Fig. 8 gezeigt, übertragen (Schritt S5). Danach werden die Abstimmungsendedaten durch die Haupt-CPU 81-2 empfangen, wodurch die Abstimmung des unteren Tastenmusikinstrumentes 2 beendet wird. In diesem Fall ist der an die CPU 2-21 übertragene Offsetwert Cx "11111111(-1)", und das durch die Haupt-CPU 81-2 empfangene Abstimmungsendedatum ist, wie in der mittleren Reihe von Fig. 7 gezeigt, "01000000".

In der obigen Weise werden Abstimmungssignale j mit Basisfrequenzen von 4 946 864 Hz, 4 942 50 Hz und 4 938 276 Hz eingestellt, die sich durch Einsetzen von 0, -1 und -2 für Cx in 4 946 864+(4294·Cx) ergeben und die jeweils zu den Musikinstrumenten 1, 2 und 82 gehören. Diese Abstim­ mungssignale j entsprechen Frequenzverhältnisses von 441,6 Hz zu 442 Hz und 441,2 zu 442 Hz, wobei 442 Hz die Frequenz der Note A4 ist. Auf diese Weise werden von den Musikinstrumenten 1, 2 und 82 Töne erzeugt, die ungefähr um 0,015 Halbtöne gegeneinander verschoben sind. Die Abstimmungsfrequenz für die Begleitungstöne aus der Abstimmungs-/ Begleitungseinheit 81 ist auf A4=442 Hz festgelegt.

Während in der obigen Ausführungsform die Abstimmung der Musikinstrumente 1, 2 und 82 gesteuert worden ist, können in gleicher Weise auch das Setzen des Timbres und verschiedene andere Effekte gesteuert werden.

Während in der obigen Ausführungsform das Abstimmungsintervall 0,015 Halbtöne umfaßt, kann die Abstimmung zusätzlich auch bei unterschiedlichen Intervallen durchgeführt werden, solange die Grundfrequenz die gleiche bleibt.

Weiter ist es auch möglich, die Abstimmung aller elektro­ nischen Musikinkstrumente durch Betätigung eines separaten Schalters zu bewirken, während sie in der obigen Ausführungsform durch Schließen des Netzschalters bewirkt worden ist. Weiter können die verbundenen elektronischen Musikinstrumente mit entsprechenden speziellen Schaltern versehen werden, die zum Abstimmen des entsprechenden Musikinstrumentes betätigt werden. Weiterhin kann die mit einer Mehrzahl von elektronischen Musikinstrumenten verbundene Abstimmungs-/Begleitungseinheit durch einen Personalcomputer oder ähnliches ersetzt werden, der keinerlei Begleitungsfunktionen aufweist.

In der obigen Ausführungsform sind die Abstimmungseinheit und die Begleitungseinheit in einer einzigen Konsole an­ geordnet. Darüber hinaus ist es möglich, nur die Abstimmungs­ steuereinheit in einem elektronischen Musikinstrument mit einer Tastatur anzuordnen. Auch kann die Abstimmungs-/ Begleitungseinheit 81 beispielsweise im oberen Tastenmusikinstrument 1 angeordnet werden. Natürlich ist es möglich, nur die Abstimmungssteuereinheit in dem oberen Tastenmusikinstrument 1 anzuordnen.

Claims (3)

1. Hybrides elektronisches Musikinstrument, das mindestens zwei elektronische Einzel-Musikinstrumente aufweist, wobei sämtliche Einzel-Musikinstrumente über Schnittstellenvorrichtungen an eine gemeinsame Steuereinrichtung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Einzel-Musikinstrument (1, 2, 82) einen Basis­ frequenzgenerator (24, 2-24, 82-24) aufweist, der eine die Grundstimmung des betreffenden Einzel-Musikinstruments (1, 2, 82) festlegende Basisfrequenz anhand eines festen, für alle Einzel-Musikinstrumente (1, 2, 82) gleichen Grundwerts sowie anhand eines einstellbaren Offsetwerts (Cx) erzeugt, und
daß jeder Basisfrequenzgenerator (24, 2-24, 82-24) von der gemeinsamen Steuereinrichtung (81-2) auf die Betätigung eines Schalters (6, 13, 92) hin über die Schnittstellenvorrichtungen (85 bis 87) zur Einstellung eines anderen Offsetwerts (Cx) ansteuerbar ist.

2. Hybrides elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter ein Netzschalter (6, 13, 92) ist.

3. Hybrides elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stufe des Offsetwerts (Cx) eine Änderung der Stimmung von ca. 0,015 Halbtönen bewirkt.