DE69704038T2 - Method for simulating resonance effects in an electronic musical instrument - Google Patents
Method for simulating resonance effects in an electronic musical instrumentInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Simulieren sympathischer Resonanzen bei einem elektronischen Musikinstrument.The present invention relates to a method for simulating sympathetic resonances in an electronic musical instrument.
Die Erfindung kann bei jedem elektronischen Musikinstrument angewandt werden, das entweder direkt oder über ein Interface wie z. B. ein den MIDI-Normen entsprechendes Instrumental-Interface Auslösungs- oder Freigabebefehle von Noten empfangen kann.The invention can be applied to any electronic musical instrument that can receive note trigger or release commands either directly or via an interface such as an instrument interface conforming to MIDI standards.
Insbesondere eignet sich die Erfindung für jedes synthetische Piano wie etwa eine elektronische Orgel, einen Sampler oder einen Musik-Synthesizer.In particular, the invention is suitable for any synthetic piano such as an electronic organ, a sampler or a music synthesizer.
Die Phänomene der sympathischen Resonanzen treten vor allem bei den Saiteninstrumenten auf.The phenomena of sympathetic resonances occur primarily in string instruments.
Bei diesen Instrumenten können die Saiten mehrere Zustände annehmen. Noch genauer können sie erregt, d. h. vom Musiker gespielt werden, oder gedämpft werden, um ihr Schwingen zu verhindern, oder auch frei bleiben, d. h. frei zum Mitschwingen.In these instruments, the strings can assume several states. More precisely, they can be excited, i.e. played by the musician, or dampened to prevent them from vibrating, or remain free, i.e. free to vibrate.
Wenn eine Saite frei mitschwingt, tut sie dies gemäß einem ihren Schwingungsarten entsprechenden Oberton. Im Sinne der vorliegenden Erfindung versteht man unter einem Oberton bzw. einer Harmonischen einer Saite und - im weiteren Sinne - einer Note eines beliebigen Instruments sowohl die der Schwingungsart mit der niedrigsten Frequenz der Saite entsprechende Grundharmonische als auch die Harmonischen höheren Ranges, die Schwingungsarten einer höheren Frequenz entsprechen.When a string vibrates freely, it does so according to an overtone corresponding to its vibration mode. For the purposes of the present invention, an overtone or harmonic of a string and, in a broader sense, a note of any instrument means both the fundamental harmonic corresponding to the vibration mode with the lowest frequency of the string and the higher-order harmonics corresponding to vibration modes of a higher frequency.
Wenn sich eine freie Saite eines Musikinstruments in der Nähe einer schwingenden, d. h. durch den Musiker gespielten Saite befindet, und wenn diese beiden Saiten dieselben Schwingungsarten, d. h. Harmonische von identischer Höhe haben, hat die freie Saite die Tendenz, aus "Sympathie" mit der erregten Saite mitzuschwingen.If a free string of a musical instrument is located near a vibrating string, i.e. a string played by the musician, and if these two strings have the same type of vibration, i.e. harmonics of identical pitch, the free string has the tendency to vibrate out of "sympathy" with the excited string.
Dieses mit "sympathischer Resonanz" bezeichnete Phänomen ist insbesondere bei Instrumenten wie der Sitar, der Theorbe oder der Viola d'amore wichtig. Diese Instrumente umfassen Saiten, deren Tonhöhe man während des Spielens verändern kann, wobei die freien Saiten aus "Sympathie" mitschwingen.This phenomenon, known as "sympathetic resonance", is particularly important for instruments such as the sitar, theorbo or the viola d'amore. These instruments have strings whose pitch can be changed while playing, with the free strings resonating out of "sympathy".
Die sympathische Resonanz findet auch in einem Piano statt, in dem z. B. die den angeschlagenen Tasten entsprechenden freien Saiten aufgrund dieser Sympathie harmonisch mitschwingen.Sympathetic resonance also occurs in a piano, where, for example, the free strings corresponding to the keys struck resonate harmoniously due to this sympathy.
Zu diesem Thema kann man noch anmerken, dass das Symphatie-Phänomen bei einem Saiteninstrument nicht notwendigerweise die Erregung einer Saite durch das Anschlagen einer Taste erfordert. Wenn man z. B. das Pedal eines Pianos betätigt und in das offene Piano "Beethoven" hineinschreit, wie dies bei einer Komposition von Paul Oliveras der Fall ist, ist es die menschliche Stimme, welche die sympathische Resonanz der Saiten hervorruft.On this subject, it can be noted that the sympathy phenomenon in a stringed instrument does not necessarily require the excitation of a string by striking a key. For example, if one presses the pedal of a piano and shouts "Beethoven" into the open piano, as is the case with a composition by Paul Oliveras, it is the human voice that causes the sympathetic resonance of the strings.
Die elektronischen Instrumente haben keine Saiten die mitschwingen könnten und erzeugen daher nur die Note bzw. den Ton, der einer niedergedrückten Taste entspricht, oder einem elektronischen Befehl, der einen Code zum Auslösen des genannten Tons enthält.Electronic instruments do not have strings that can vibrate and therefore only produce the note or tone that corresponds to a key being pressed or an electronic command that contains a code to trigger the tone in question.
In dem Dokument US-A-5455380 wird ein System dargestellt, das eine Resonanzform wählt, die abhängig ist von der Anzahl der gleichzeitig niedergedrückten Tasten.Document US-A-5455380 presents a system that selects a resonance shape that depends on the number of keys pressed simultaneously.
Wenn das elektronische Instrument das Timbre eines Saiteninstruments nachahmt, entspricht der erzeugte Ton derjenigen Schwingung der Saiten, die ihren Grundharmonischen entspricht. Jede vom Musiker gespielte Note ist unabhängig von den anderen gleichzeitig auf dem elektronischen Instrument gespielten Noten.When the electronic instrument imitates the timbre of a stringed instrument, the sound produced corresponds to the vibration of the strings that corresponds to their fundamental harmonics. Each note played by the musician is independent of the other notes played simultaneously on the electronic instrument.
Daraus resultiert, dass die bekannten elektronischen Instrumente nicht die Klangfarbe der sympathischen Resonanz der akustischen Instrumente wiedergeben können, deren Timbre sie nachahmen.As a result, the known electronic instruments cannot reproduce the timbre of the pleasant resonance of the acoustic instruments whose timbre they imitate.
Zudem werden bei gewissen Werken bzw. Kompositionen, insbesondere für Piano, Tasten tonlos niedergedrückt, um Saiten freizugeben und mit diesen Saiten absichtlich eine sympathische Resonanz zu erzielen. Diese Werke, unter ihnen der "Carnaval" von Schumann, Opus 11, Nº 3 von Schönberg oder Etüden von Ligeti, können folglich auf den bekannten elektronischen Musikinstrumenten nicht angemessen interpretiert werden.In addition, in certain works or compositions, especially for piano, keys are pressed down without making a sound in order to release strings and to intentionally achieve a sympathetic resonance with these strings. These works, including Schumann's "Carnaval", Opus 11, No. 3 by Schönberg or Etudes by Ligeti, cannot therefore be adequately interpreted on the known electronic musical instruments.
Die elektronischen Instrumente ermöglichen auch keine akustischen Effekte wie z. B. diejenigen, die aus einer Erregung eines Instruments wie etwa eines Pianos durch die menschliche Stimme resultieren, wie oben erwähnt.The electronic instruments also do not allow acoustic effects such as those resulting from the excitation of an instrument such as a piano by the human voice, as mentioned above.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Simulationsverfahren vorzuschlagen, das ermöglicht, mittels eines elektronischen Instruments die sympathischen Resonanzen der Saiteninstrumente, insbesondere des Pianos, auf realistische Weise zu erzeugen.The object of the present invention is to propose an improved simulation method which makes it possible to generate the sympathetic resonances of string instruments, in particular the piano, in a realistic manner using an electronic instrument.
Die Erfindung hat außerdem die Aufgabe, die Eigenresonanzprobleme zu lösen, die durch die Sympathieresonanz entstehen könnten.The invention also aims to solve the self-resonance problems that could arise due to sympathetic resonance.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Erzeugung von Effekten sympathischer Resonanz bei elektronischen Musikinstrumenten zu ermöglichen, die andere Timbres als die der Saiteninstrumente haben.A further object of the invention is to enable the generation of sympathetic resonance effects in electronic musical instruments having different timbres than those of string instruments.
Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Simulationsverfahren der sympathischen Resonanzen vorzuschlagen, das Klangeffekte wie diejenigen ermöglicht, die man beim Erregen der Saiten eines Pianos durch die menschliche Stimme oder durch ein anderes Musikinstrument erzielt.It is also an object of the invention to propose a method of simulating sympathetic resonances which enables sound effects such as those obtained when the strings of a piano are excited by the human voice or by another musical instrument.
Noch eine Aufgabe der Erfindung besteht aus einer Anwendung zur Steuerung eines Synthese-Verfahrens, das dem Kontext des Instruments Rechnung trägt (d. h. Noten bzw. Töne, die gerade mitschwingen, erregt werden, freigegeben sind).Another object of the invention is an application for controlling a synthesis process that takes into account the context of the instrument (i.e. notes or tones that are currently resonating, excited, released).
Zur Lösung der oben genannten Aufgaben empfiehlt die Erfindung ein Verfahren zur Simulation sympathischer Resonanzen wenigstens eines elektronischen Musikinstruments, das fähig ist, Töne für eine Gruppe von Noten zu erzeugen und Auslösungs- oder Freigabebefehle sogenannter erregter und/oder freier Noten zu empfangen, bei dem:To achieve the above-mentioned objectives, the invention proposes a method for simulating sympathetic resonances of at least one electronic musical instrument capable of generating tones for a group of notes and receiving triggering or release commands of so-called excited and/or free notes, in which:
- man wenigstens eine erste Liste freier Noten aktualisiert und mit jeder freien Note übertöne bzw. Harmonische dieser freien Note verknüpft,- at least an initial list of free notes is updated and with each free note overtones or harmonics of this free note are linked,
- man eine zweite Liste erregter Noten aktualisiert und mit jeder erregten Note Harmonische dieser erregten Note verknüpft, wobei die zweite Liste insbesondere bei jeder Auslösung und jeder Freigabe einer erregten Note aktualisiert wird,- a second list of excited notes is updated and harmonics of this excited note are associated with each excited note, the second list being updated in particular each time an excited note is triggered and released,
- man bei jeder Auslösung einer freien Note für jede Harmonische dieser freien Note wenigstens eine identische Harmonische einer sich von dieser freien Note unterscheidenden Note der zweiten Liste sucht und das Spielen einer sogenannten sympathischen Note mit der Höhe jeder identischen Harmonischen steuert bzw. befiehlt, und- each time a free note is triggered, for each harmonic of this free note, one looks for at least one identical harmonic of a note in the second list that is different from this free note and controls or commands the playing of a so-called sympathetic note with the pitch of each identical harmonic, and
- man bei jeder Auslösung einer erregten Note für jede Harmonische dieser erregten Note wenigstens eine identische Harmonische einer sich von dieser erregten Note unterscheidenden freien Note der ersten Liste sucht und das Spielen einer Basisnote genannten Note mit der Höhe einer Grundharmonischen der genannten erregten Note und einer sogenannten sympathischen Note mit der Höhe jeder identischen Harmonischen steuert bzw. befiehlt.- each time an excited note is triggered, for each harmonic of this excited note, one looks for at least one identical harmonic of a free note in the first list that is different from this excited note, and controls or commands the playing of a note called a basic note with the pitch of a fundamental harmonic of the excited note mentioned and a so-called sympathetic note with the pitch of each identical harmonic.
Die Begriffe "erregte Note" und "freie Note" verstehen sich bezüglich des Spiels auf einer Tastatur mit Tasten, die mit denen eines Pianos oder irgendeines anderen Interface bzw. Eingabemittels vergleichbar sind, das gleichartige Befehle ermöglicht.The terms "excited note" and "free note" are understood in relation to playing on a keyboard with keys comparable to those of a piano or any other interface or input device that enables similar commands.
Noch genauer betrachtet man eine Note als erregt, wenn die entsprechende Taste der Tastatur mit einer Geschwindigkeit niedergedrückt wird, die höher ist als eine vorher festgelegte Geschwindigkeit. Dies ist dem ausreichend kräftigen Anschlag einer Taste eines Pianos analog, der das Aufschlagen des entsprechenden Hammers auf die zugeordnete(n) Saite(n) bewirkt. Eine erregte Note kann auch mit dem Anreißen einer Gitarrensaite mit einem Plektron oder auch mit dem Streichen des Bogens über die Saite einer Geige verglichen werden.More precisely, a note is considered excited when the corresponding key on the keyboard is pressed at a speed that is higher than a predetermined speed. This is analogous to striking a piano key with sufficient force, which causes the corresponding hammer to strike the associated string(s). An excited note can also be compared to plucking a guitar string with a plectrum or to stroking a bow across a violin string.
Man betrachtet eine gespielte Note als frei, wenn die entsprechende Taste der Tastatur mit einer Geschwindigkeit angeschlagen wird, die niedriger als die vorher festgelegte Geschwindigkeit ist.A played note is considered free if the corresponding key on the keyboard is struck at a speed that is lower than the previously set speed.
Bezüglich eines Pianos entspricht dies dem sanften Niederdrücken einer Taste, mit dem das Abheben des Dämpfungsfilzes ohne Anschlagen des Hammers bewirkt wird.In terms of a piano, this corresponds to gently pressing down a key, which causes the damping felt to lift without striking the hammer.
Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Auslösungs- oder Freigabebefehle der freien oder erregten Noten z. B. von einer für die Anschlaggeschwindigkeit der Tasten empfindlichen Tastatur des Typs MIDI oder von einem geeigneten MIDI-Sequenzer kommen.When applying the method according to the invention, the triggering or release commands for the free or excited notes can come, for example, from a MIDI-type keyboard sensitive to the velocity of the keys or from a suitable MIDI sequencer.
Im Falle der Simulation sympathischer Resonanzen eines Pianos betrachtet man jede erregte Note auch als freie Note. Tatsächlich bewirkt bei einem Piano das Niederdrücken einer Taste nicht nur das Anschlagen des Hammers sondern auch das Abheben des Dämpfungsfilzes von der (den) entsprechenden Saite(n).In the case of simulating the sympathetic resonances of a piano, each excited note is also considered a free note. In fact, on a piano, pressing a key not only causes the hammer to strike but also the damping felt to lift off the corresponding string(s).
Zur Simulation der sympathischen Resonanzen eines Pianos aktualisiert man also zugleich die erste und die zweite Liste, indem man dort diese Note hinzufügt. Die erste und zweite Liste wird ebenfalls bei Freigabebefehlen freier oder erregter Noten aktualisiert.To simulate the pleasant resonances of a piano, you update the first and second lists simultaneously by adding this note to them. The first and second lists are also updated when free or excited notes are released.
Bei der Auslösung einer erregten Note empfiehlt es sich, zwischen den Harmonischen dieser erregten Note und den Harmonischen derselben, als freie Note betrachteten Note keine sympathische Resonanz zu erzeugen. Aus diesem Grund sucht man in der ersten Liste identische Harmonische von freien Noten, die sich von der erregten Note unterscheiden. Ebenso sucht man in der zweiten Liste identische Harmonische von erregten Noten, die verschieden sind von der freien Note. Dies ermöglicht, das sogenannte Eigenresonanz- Phänomen zu vermeiden.When triggering an excited note, it is advisable not to create a sympathetic resonance between the harmonics of this excited note and the harmonics of the same note considered as a free note. For this reason, in the first list, one looks for identical harmonics of free notes that are different from the excited note. Likewise, in the second list, one looks for identical harmonics of excited notes that are different from the free note. This makes it possible to avoid the so-called self-resonance phenomenon.
Eine Möglichkeit, dieser Notwendigkeit Rechnung zu tragen, besteht darin, systematisch zu verifizieren, dass die beiden Noten, nämlich jede erregte Note und jede betrachtete freie Note, die eine identischen Harmonische aufweist, unterschiedlich sind.One way to take this need into account is to systematically verify that the two notes, namely each excited note and each free note under consideration that has an identical harmonic, are different.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass bei einem Befehl einer erregten (und ebenfalls einer freien) Note zunächst die zweite Liste mit der erregten Note aktualisiert wird und dann, nachdem in der ersten Liste Noten mit einer identischen Harmonischen gesucht und das Spielen eventueller entsprechender sympathischer Noten befohlen wurden, schließlich die erste Liste mit der freien Note zu aktualisieren. Dadurch kann man auf einen Eigenresonanz-Test verzichten, da die erregte Note nicht unmittelbar als frei betrachtet wird und folglich während der Suche gemeinsamer Harmonischer nicht in der ersten Liste steht.Another possibility is that when an excited (and also a free) note is commanded, the second list is first updated with the excited note and then, after searching the first list for notes with an identical harmonic and commanding the playing of any corresponding sympathetic notes, finally the first list is updated with the free note. This makes it possible to dispense with a self-resonance test, since the excited note is not immediately considered free and thus is not in the first list during the search for common harmonics.
Wenn man also Harmonische sucht, die mit denen einer Note der ersten Liste identisch sind, figuriert die der erregten Note entsprechende freie Note dort noch nicht. Wenn man hingegen diese Note in der ersten Liste hinzufügt und in der zweiten Liste die identischen harmonischen Höhen sucht, ist es notwendig, zu verifizieren, dass sie nicht von derselben Note herstammen.Therefore, if you look for harmonics that are identical to those of a note in the first list, the free note corresponding to the excited note does not yet appear there. On the other hand, if you add this note to the first list and look for the identical harmonic heights in the second list, it is necessary to verify that they do not come from the same note.
Nach einem besonderen Aspekt der Erfindung kann man das Spielen jeder Basisnote und jeder sympathischen Note mit einem Volumen befehlen, das sich zeitlich entsprechend einer festgelegten, durch den Benutzer modifizierbaren Hüllkurve ab einem Zeitpunkt entwickelt, der durch die Auslösung der genannten Note definiert wird.According to a particular aspect of the invention, it is possible to command the playing of each base note and each sympathetic note with a volume which evolves in time according to a fixed envelope which can be modified by the user, starting from a point in time defined by the activation of said note.
Im Falle eines elektronischen, das Timbre des Pianos annehmenden Instruments, weist die Hüllkurve eine exponentielle Abnahme auf, nachdem sie das maximale Volumen erreicht hat.In the case of an electronic instrument that takes on the timbre of the piano, the envelope exhibits an exponential decay after reaching the maximum volume.
Die Abnahme und allgemeiner die Form der Hüllkurve können auch von der Höhe der gespielten Note abhängen.The decay and more generally the shape of the envelope can also depend on the pitch of the note played.
Nach einem Steuerungsbeispiel des Volumens der Noten, wenn eine Note erregt wird, kann das Volumen der entsprechenden Basisnote Vb(t) folgende Form haben:According to an example of controlling the volume of notes, when a note is excited, the volume of the corresponding base note Vb(t) can have the following form:
Vb(t) = Vo·e-t,Vb(t) = Vo·e-t,
wo t die seit dem Erregungszeitpunkt verflossene Zeit ist und Vo die Stärke oder Geschwindigkeit der gespielten Note. Man kann entweder, wenn die Vorrichtung ein variables Volumen ermöglicht, das Volumen der sympathischen Note entsprechend dem Beitrag jeder freien Note erhöhen oder, was realistischer aber als Polyphoniestimme teurer ist, eine neue sympathische Note derselben Höhe für jede freie Note auslösen.where t is the time elapsed since the moment of excitation and Vo is the strength or speed of the note played. One can either, if the device allows a variable volume, increase the volume of the sympathetic note according to the contribution of each free note or, which is more realistic but more expensive as a polyphonic voice, trigger a new sympathetic note of the same pitch for each free note.
Für den Fall, dass das elektronische Instrument das Timbre eines Instruments annimmt, für das der Ton nicht ausgelöst wird, sondern kontinuierlich ist, wie bei den mit einem Bogen gespielten Saiteninstrumenten, wird das Volumen Vb(t) vorzugsweise angepasst, aber nicht in Abhängigkeit von einer Hüllkurve sondern abhängig von Befehlen, die von dem Instrumenten-Interface kommen.In the case where the electronic instrument assumes the timbre of an instrument for which the sound is not triggered but is continuous, as in the case of string instruments played with a bow, the volume Vb(t) is preferably adjusted, but not dependent on an envelope but rather on commands coming from the instrument interface.
Diese Befehle tragen dann den Erregungsvariationen der erregten Note Rechnung.These commands then take into account the excitation variations of the excited note.
Diese Variationen kommen von Spielnuancen, "Bogenstößen" bzw. "-schlagen" usw..These variations come from playing nuances, "bow strokes" or "bow hits", etc.
Das Spiel einer sympathischen Note kann ausgelöst werden mit einem Volumen:The play of a sympathetic note can be triggered with a volume:
Vs(t) = Vb(t)xPhexPhlVs(t) = Vb(t)xPhexPhl
Wo Phe und Phl jeweils die Potentiale der der erregten und der freien Note entsprechenden Harmonischen sind. Die Potentiale einer Harmonischen sind als das Verhältnis des Volumens der genannten Harmonischen zur Grundharmonischen zu verstehen.Where Phe and Phl are the potentials of the harmonics corresponding to the excited and free notes, respectively. The potentials of a harmonic are to be understood as the ratio of the volume of the harmonic mentioned to the fundamental harmonic.
Die Potentiale der Harmonischen jeder Note sind festgelegte Werte, die in einem Speicher des Instruments oder des Simulationssystems gespeichert werden können.The harmonic potentials of each note are fixed values that can be stored in a memory of the instrument or the simulation system.
Wenn eine sympathische Note mehrmals aufgrund von verschiedenen freien Noten ausgelöst wird, für die ihre Höhe Harmonischen unterschiedlichen Ranges entspricht, kann das Volumen dieser sympathischen Note die Summe mehrerer den verschiedenen freien Noten entsprechender Beiträge sein.If a sympathetic note is triggered several times by different free notes for which its pitch corresponds to harmonics of different rank, the volume of this sympathetic note can be the sum of several contributions corresponding to the different free notes.
In ersteren Fall beträgt das Volumen dann beispielsweise In the first case, the volume is then, for example,
wo Phli das Potential der der i-ten freien Note entsprechenden Harmonischen ist, ausgewählt unter insgesamt n freien Noten, denen die sympathische Note entspricht.where Phli is the potential of the harmonic corresponding to the i-th free note, selected among a total of n free notes to which the sympathetic note corresponds.
Einem anderen Aspekt der Erfindung entsprechend ist es auch möglich, das Spielen einer Basisnote zu unterlassen, wenn das Volumen Vb(t) niedriger als ein festgelegter Wert wird. Ebenso ist es möglich, das Spielen einer sympathischen Note zu unterlassen, wenn ihr Volumen niedriger als ein festgelegter Wert ist. Wenn die Anzahl der freien und erregten Noten groß wird, kann man die Anzahl der sympathischen Noten begrenzen, indem man diesen festgelegten Wert erhöht.According to another aspect of the invention, it is also possible to refrain from playing a base note when the volume Vb(t) becomes lower than a fixed value. Likewise, it is possible to refrain from playing a sympathetic note when its volume is lower than a fixed value. When the number of free and excited notes becomes large, the number of sympathetic notes can be limited by increasing this fixed value.
Wenn eine sympathische Note nur der Harmonischen einer einzigen freien Note entspricht, wird das Spielen der sympathischen Note im Moment des Freigabebefehls der entsprechenden freien Note unterbrochen. Dies ist immer der Fall, wenn man nicht das variable Volumen benutzt.If a sympathetic note corresponds only to the harmonic of a single free note, the playing of the sympathetic note is interrupted at the moment the release command of the corresponding free note is given. This is always the case if the variable volume is not used.
Im anderen Fall, wie vorhergehend angegeben, kann jede gespielte sympathische Note mehreren unterschiedlichen freien Noten entsprechen. Die Höhe der sympathischen Note entspricht dann Harmonischen unterschiedlichen Ranges der verschiedenen freien Noten. In diesem Fall ist es möglich, das Spielen der sympathischen Note nur zu unterbrechen, wenn alle freien Noten es nicht mehr sind, d. h. nach einem Freigabebefehl aller freien Noten. Wenn nur einige freie Noten "freigegeben" sind, kann das Spielen der sympathischen Note mit einem dementsprechend reduzierten Volumen erfolgen.In the other case, as previously indicated, each sympathetic note played can correspond to several different free notes. The pitch of the sympathetic note then corresponds to harmonics of different rank of the various free notes. In this case, it is possible to interrupt the playing of the sympathetic note only when all free notes are no longer free, ie after a release command of all free notes. If only some free notes are "released", the sympathetic note can be played with a correspondingly reduced volume.
Noch genauer kann das Volumen in Abhängigkeit vom Potential der Harmonischen der freigegebenen freien Noten reduziert werden, das der Höhe der gespielten sympathischen Note entspricht. Dies entspricht einer Eliminierung der Terme Phli in dem Ausdruck von Vs(t), die den Harmonischen der freigegebenen freien Noten entsprechen.More precisely, the volume can be reduced as a function of the harmonic potential of the released free notes corresponding to the pitch of the played sympathetic note. This corresponds to eliminating the terms Phli in the expression of Vs(t) corresponding to the harmonics of the released free notes.
Nach einer speziellen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man die Befehle zum Spielen der Basisnoten und der sympathischen Noten auf einen selben Polyphonie-Kanal eines einzigen elektronischen Musikinstruments leiten, d. h. eines einzigen Synthesizers, Samplers oder elektronischen Klang- bzw. Ton-Emulators.According to a specific application of the method according to the invention, the commands for playing the basic notes and the sympathetic notes can be directed to a single polyphony channel of a single electronic musical instrument, i.e. a single synthesizer, sampler or electronic sound emulator.
In diesem Fall schwingen die sympathischen Noten mit, indem sie das gleiche Timbre annehmen wie die Basisnoten.In this case, the sympathetic notes resonate by assuming the same timbre as the base notes.
Nach einer Variante kann man die Befehle zum Spielen der Basisnoten und jeweils der sympathischen Noten zu verschiedenen Instrumenten oder verschiedenen Polyphonie- Kanälen eines Instruments leiten.According to one variant, the commands for playing the base notes and the sympathetic notes can be directed to different instruments or different polyphony channels of an instrument.
In diesem Fall können das Timbre und/oder eventuell die Hüllkurve der sympathischen Noten von denen der Basisnoten verschieden sein. Dies ist in der akustischen Realität der Fall (der sympathische Resonanzton eines Pianos setzt anders ein als der Ton einer erregten Note). Jedoch ermöglicht diese Charakteristik, neuartige Toneffekte zu erzeugen. Zum Beispiel ist es möglich, für mit einem Timbre eines Pianos gespielte Noten eine sympathische Resonanz mit dem Timbre einer Klarinette zu erzeugen.In this case, the timbre and/or possibly the envelope of the sympathetic notes may be different from those of the base notes. This is the case in acoustic reality (the sympathetic resonance tone of a piano starts differently than the tone of an excited note). However, this characteristic makes it possible to create new sound effects. For example, it is possible to create a sympathetic resonance with the timbre of a clarinet for notes played with a piano timbre.
Es ist auch möglich, sympathische Resonanzen für Timbres von Instrumenten zu erzeugen, die in ihrer akustischen Form nicht natürlicherweise das Phänomen der sympathischen Resonanz aufweisen, wie die Mehrzahl der Blasinstrumente.It is also possible to generate sympathetic resonances for timbres of instruments that do not naturally exhibit the phenomenon of sympathetic resonance in their acoustic form, such as the majority of wind instruments.
Bei einer speziellen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere angepasst an die elektronische Klangwiedergabe eines Pianos, simuliert man zusätzlich zu der Simulation sympathischer Resonanz aufgrund freier gespielter Noten, in der Folge der Beschreibung mit erster Resonanz bezeichnet, eine zweite sympathische Resonanz, die einer Petalbetätigung bzw. -auslösung entspricht.In a special application of the method according to the invention, in particular adapted to the electronic sound reproduction of a piano, in addition to the simulation of sympathetic resonance based on freely played notes, referred to in the following description as the first resonance, a second sympathetic resonance is simulated, which corresponds to a petal actuation or release.
Die zweite sympathische Resonanz wird aufgrund der Auslösung der Gesamtheit der Noten, für die das Instrument Töne erzeugen kann, als freie Note simuliert.The second sympathetic resonance is simulated as a free note due to the triggering of the totality of the notes for which the instrument can produce sounds.
Um beispielsweise die zweite Resonanz zu simulieren, sucht man für jede Harmonische jeder erregten Note unter den Harmonischen der Gesamtheit der Noten, für die das Instrument Töne erzeugen kann, identische Harmonische, anders als die erregte Note, und befiehlt das Spielen einer sympathischen Note mit der Höhe von jeder der genannten identischen Harmonischen.For example, to simulate the second resonance, one looks for each harmonic of each excited note among the harmonics of the totality of notes for which the instrument can produce sounds, identical harmonics, different from the excited note, and commands the playing of a sympathetic note with the pitch of each of the named identical harmonics.
Die zweite sympathische Pedal-Resonanz ersetzt nicht die erste Resonanz, wird ihr aber wenigstens teilweise hinzugefügt.The second sympathetic pedal resonance does not replace the first resonance, but is at least partially added to it.
In der Folge der Beschreibung, um die z. B. auf einer Tastatur gespielten, von den freien Noten stammenden sympathischen Noten und die von einer Pedalauslösung stammenden Noten zu unterscheiden, werden diese jeweils als sympathische Noten erster Resonanz und sympathische Noten zweiter Resonanz bezeichnet.In the following description, in order to distinguish the sympathetic notes played on a keyboard, for example, originating from free notes, and the notes originating from a pedal release, these are respectively referred to as sympathetic notes of first resonance and sympathetic notes of second resonance.
Das Volumen der sympathischen Noten erster und zweiter Resonanz kann proportional zu der Höhe dieser Noten und zu den harmonischen Potentialen gewählt werden, so wie oben erläutert. Jedoch kann das jeweilige Volumen der sympathischen Noten erster und zweiter Resonanz auch in Abhängigkeit von einem Grad oder einer Auslösungsstärke der Pedalbetätigung gewichtet werden. Zum Beispiel kann das Volumen der sympathischen Noten zweiter Resonanz auf Kosten der sympathischen Noten erster Resonanz durch ein zunehmendes Niederdrücken eines Pedals oder durch eine mit dem (rechten) Pedal eines Pianos vergleichbaren Interface-Steuerung erhöht werden. Dies ermöglicht Halbpedal- bzw. Teilpedal-Effekte, die auf den gegenwärtigen Instrumenten nicht realisierbar sind.The volume of the first and second resonance sympathetic notes can be chosen proportionally to the height of these notes and to the harmonic potentials, as explained above. However, the respective volume of the first and second resonance sympathetic notes can also be weighted depending on a degree or a strength of the pedal operation. For example, the volume of the second resonance sympathetic notes can be increased at the expense of the first resonance sympathetic notes by increasing depression of a pedal or by an interface control comparable to the (right) pedal of a piano. This enables half-pedal or partial pedal effects that are not possible on current instruments.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Simulieren sympathischer Resonanzen bei einem elektronischen Musikinstrument, umfassend:The invention also relates to a device for simulating sympathetic resonances in an electronic musical instrument, comprising:
- wenigstens einen Eingang zum Empfangen der Auslösungs- und Freigabebefehlssignale von erregten und/oder freien gespielten Noten,- at least one input for receiving the trigger and release command signals of excited and/or freely played notes,
- Aktualisierungseinrichtungen einer ersten und einer zweiten Liste freier und erregter Noten in einem Speicher und Verknüpfungseinrichtungen dieser Noten mit Harmonischen, die ihnen entsprechen, wobei die Aktualisierungseinrichtungen fähig sind, bei einem Auslösungs- bzw. Freigabebefehl einer freien Note in der ersten Liste die freien Noten hinzuzufügen bzw. herauszunehmen, und fähig sind, bei einem Auslösungs- bzw. Freigabebefehl einer erregten Note in der zweiten Liste die erregten Noten hinzuzufügen bzw. herauszunehmen,- means for updating a first and a second list of free and excited notes in a memory and means for linking these notes with harmonics corresponding to them, the updating means being able to add or remove the free notes in the first list in response to a command to release a free note and being able to add or remove the excited notes in the second list in response to a command to release an excited note,
- Einrichtungen um bei jeder Auslösung eine freie Note und für jede Harmonische der freien Note wenigstens eine identische Harmonische einer sich von der genannten freien Note unterscheidenden Note in der zweiten Liste zu suchen, und um bei jeder Auslösung einer erregten Note und für jede Harmonische der erregten Note wenigstens eine identische Harmonische einer sich von der erregten Note unterscheidenden Note in der ersten Liste zu suchen,- means for searching, at each triggering, for a free note and for each harmonic of the free note, for at least one identical harmonic of a note different from said free note in the second list, and for searching, at each triggering of an excited note and for each harmonic of the excited note, for at least one identical harmonic of a note different from the excited note in the first list,
- einen Steuerungssignal-Generator zum Spielen einer der Höhe einer Grundharmonischen jeder erregten Note entsprechenden, Basisnote genannten Note und einer der Höhe jeder identischen Harmonischen entsprechenden, sympathisch genannten Note.- a control signal generator for playing a note corresponding to the pitch of a fundamental harmonic of each excited note, called a fundamental note, and a note corresponding to the pitch of each identical harmonic, called a sympathetic note.
Nach einer besonderen Ausführungsart der Verknüpfungseinrichtungen der Harmonischen mit den freien und erregten Noten in einem Speicher, können diese eine Übereinstimmungstabelle zwischen jeder Note aus einer Notengruppe, für die das elektronische Musikinstrument einen Ton erzeugen kann, und einer Gruppe mit jeder dieser Noten verknüpfter Harmonischer enthalten.According to a particular embodiment of the means for linking the harmonics to the free and excited notes in a memory, these may contain a correspondence table between each note in a group of notes for which the electronic musical instrument can produce a sound and a group of harmonics linked to each of these notes.
Die Tabelle kann außer den Harmonischen auch die Potentiale jeder Harmonischen enthalten. Das Potential einer Harmonischen, so wie oben definiert, wird als ein Faktor verstanden, der das Volumen charakterisiert, mit dem eine der Höhe der Harmonischen entsprechende sympathische Note gespielt werden muss.In addition to the harmonics, the table can also contain the potentials of each harmonic. The potential of a harmonic, as defined above, is understood as a factor that characterizes the volume with which a sympathetic note corresponding to the pitch of the harmonic must be played.
Nach einer anderen Ausführung der Verknüpfungseinrichtungen der Harmonischen mit den freien und erregten Noten, können diese ein Programm zum Berechnen der Harmonischen und eventuell ihrer Potentiale umfassen.According to another embodiment, the devices for linking the harmonics with the free and excited notes can include a program for calculating the harmonics and possibly their potentials.
Die Aktualisierungseinrichtungen der ersten und zweiten Liste können ebenfalls ein Programm umfassen.The updating means of the first and second lists may also comprise a program.
Die Einrichtungen zum Suchen identischer Harmonischer in den Listen können Informatikeinrichtungen mit Pointer sein, die ebenfalls entsprechend einem Suchprogramm arbeiten, das für diesen Datentyp klassische Optimierungen benutzt.The devices for searching for identical harmonics in the lists can be computer devices with pointers, which also work according to a search program that uses classical optimizations for this data type.
Nach einem Aspekt der Erfindung kann die Vorrichtung zum Simulieren sympathischer Resonanzen Aktualisierungseinrichtungen einer zweiten ersten Liste umfassen, die eine Gruppe aller dem Instrument möglichen freien Noten enthält.According to one aspect of the invention, the device for simulating sympathetic resonances may comprise means for updating a second first list containing a group of all free notes possible for the instrument.
Die Einrichtungen zum Suchen der gemeinsamen Harmonischen sind außerdem fähig, bei jeder Auslösung einer erregten Note und für jede Harmonische der erregten Note wenigstens eine identische Harmonische einer von der erregten Note verschiedenen Note in der zweiten ersten Liste zu suchen, um entsprechende sympathische Noten zu steuern.The means for searching for common harmonics are also capable of searching, at each activation of an excited note and for each harmonic of the excited note, for at least one identical harmonic of a note different from the excited note in the second first list in order to control corresponding sympathetic notes.
Weitere Charakteristika und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden, nur erläuternden und nicht einschränkenden Beschreibung hervor, bezogen auf die beigefügten Zeichnungen.Further characteristics and advantages of the invention will become apparent from the following description, which is given for illustrative and non-limiting purposes only, with reference to the accompanying drawings.
- Die Fig. 1 ist eine schematische, vereinfachte Ansicht einer Vorrichtung zur Anwendung der Erfindung.- Figure 1 is a schematic, simplified view of a device for applying the invention.
- Die Fig. 2 ist eine Graphik, die Harmonische einer Note, nämlich des Do, und ihre jeweiligen Potentiale zeigt.- Fig. 2 is a graph showing the harmonics of a note, namely the Do, and their respective potentials.
- Die Fig. 3 ist eine Graphik, die ein Beispiel von Übereinstimmungen zwischen freien gespielten Noten, nämlich Do, Mi und Sol (C, E, G) und den dazugehörigen Harmonischen zeigt.- Fig. 3 is a graph showing an example of correspondences between freely played notes, namely Do, Mi and Sol (C, E, G) and the corresponding harmonics.
Die Fig. 1 zeigt sehr schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Simulieren sympathischer Resonanzen.Fig. 1 shows very schematically a device 10 according to the invention for simulating sympathetic resonances.
Die Simulationsvorrichtung 10 umfasst einen Eingang 16, der Befehle empfängt, die entweder durch die Digitaltastatur 12, durch ein Pedal-Interface 18 oder durch ein vokales oder instrumentales, weiter unten beschriebenes Steuerungssystem geliefert werden.The simulation device 10 includes an input 16 that receives commands provided either by the digital keyboard 12, by a pedal interface 18, or by a vocal or instrumental control system described below.
Die Digitaltastur 12 ist mit der Vorrichtung 10 durch ein Kabel 14 verbunden, das den MIDI-Normen entsprechende Signale übertragen kann, insbesondere die Auslösungs- und Freigabebefehle von Noten, die ein Musiker auf der Tastatur spielt. Die Signale umfassen auch für jede gespielte Note eine Information bezüglich der Anschlagsgeschwindigkeit der entsprechenden Taste der Tastatur.The digital keyboard 12 is connected to the device 10 by a cable 14 capable of transmitting signals complying with the MIDI standards, in particular the commands for triggering and releasing notes played by a musician on the keyboard. The signals also include, for each note played, information relating to the velocity of the corresponding key on the keyboard.
Der Eingang 16 ermöglicht, die von der Tastatur 12 kommenden Befehle in Abhängigkeit von den Geschwindigkeitsinformationen zu sortieren und so die freien Noten von den erregten Noten zu unterscheiden.The input 16 makes it possible to sort the commands coming from the keyboard 12 according to the velocity information and thus to distinguish the free notes from the excited notes.
Eine Note wird als frei betrachtet, sobald die entsprechende Taste der Tastatur sich im niedergedrückten Zustand befindet, unabhängig von der durch den Musiker auf die Taste ausgeübten Anschlagsgeschwindigkeit.A note is considered free as soon as the corresponding key on the keyboard is in the depressed state, regardless of the velocity at which the musician strikes the key.
Eine Note wird als erregt betrachtet, wenn die Taste mit einer Geschwindigkeit angeschlagen wird die höher ist als ein bestimmter festgelegter Wert, der eventuell ein durch den Musiker einstellbarer Parameter der Vorrichtung 10 sein kann.A note is considered excited when the key is struck at a speed higher than a certain fixed value, which may be a parameter of the device 10 adjustable by the musician.
In dem hier beschriebenen Beispiel sind die durch die Tastatur 12 gelieferten Auslösungsbefehle von erregten Noten zwangsläufig auch Auslösungsbefehle von freien Noten.In the example described here, the trigger commands for excited notes provided by the keyboard 12 are necessarily also trigger commands for free notes.
Die Betätigung des Pedals 18 ermöglicht, an den Eingang 16 der Vorrichtung 10 einen Befehl zu liefern, der der Auslösung aller Noten des elektronischen Instruments entspricht, die als freie Noten betrachtet werden.The operation of the pedal 18 makes it possible to deliver to the input 16 of the device 10 a command corresponding to the release of all the notes of the electronic instrument, which are considered as free notes.
Die Verarbeitung dieses Befehls wird in der Folge der Beschreibung detailliert.The processing of this command is detailed in the following description.
Das System 20 mit vokaler oder instrumentaler Steuerung umfasst ein Mikrophon 22 und einen Wandler 24, der das Signal des Mikrophons in einen Befehl des Typs MIDI umwandelt. Diese Befehle werden vom Eingang 16 als Befehle erregter Noten erkannt (und nicht als freie Noten). Dies ermöglicht, Toneffekte zu simulieren, die denen ähnlich sind, die man erhält, indem man die freien Saiten eines Pianos mit der Stimme erregt, wie erwähnt in dem einleitenden Teil der vorliegenden Beschreibung. Die Vorrichtung umfasst dann eine Tabelle oder eine Formel, mit der man für jede Höhe das der Stimme oder dem Instrument entsprechende harmonische Potential bestimmen kann. Zudem können die Erregungen sympathischer Resonanzen durch die Stimme auch für andere Timbres als dem des Pianos realisiert werden, wenn das elektronische Musikinstrument es zulässt.The vocal or instrumental control system 20 comprises a microphone 22 and a converter 24 which converts the microphone signal into a MIDI type command These commands are recognised by the input 16 as commands for excited notes (and not as free notes). This makes it possible to simulate sound effects similar to those obtained by exciting the free strings of a piano with the voice, as mentioned in the introductory part of the present description. The device then comprises a table or a formula which makes it possible to determine, for each pitch, the harmonic potential corresponding to the voice or instrument. Moreover, the excitations of sympathetic resonances by the voice can also be carried out for timbres other than that of the piano, if the electronic musical instrument allows it.
Die kombinierte Benutzung der Tastatur 12 und des Systems 20 ermöglicht z. B. die freien Noten exklusiv auf der Tastatur zu definieren und die erregten Noten mit dem System 20.The combined use of the keyboard 12 and the system 20 makes it possible, for example, to define the free notes exclusively on the keyboard and the excited notes with the system 20.
Die freien Noten und die erregten Noten werden benutzt, um eine Liste 26 der freien Noten und eine Liste 28 der erregten Noten zu aktualisieren. Die freien und erregten Noten werden bei ihrer Auslösung den Listen 26 und 28 hinzugefügt und bei ihrer Freigabe auf der Tastatur aus ihnen entnommen.The free notes and the excited notes are used to update a list 26 of free notes and a list 28 of excited notes. The free and excited notes are added to lists 26 and 28 when they are triggered and removed from them when they are released on the keyboard.
Harmonische jeder Note sowie das harmonische Potential dieser Harmonischen werden jeder freien oder erregten Note zugeordnet.Harmonics of each note as well as the harmonic potential of these harmonics are assigned to each free or excited note.
Die Fig. 2 zeigt einen Satz bzw. eine Gruppe Harmonischer und ihre einer Note, im vorliegenden Fall Do (C), zugeordneten Potentiale.Fig. 2 shows a set or group of harmonics and their potentials assigned to a note, in this case Do (C).
Analog zu einem Saiteninstrument entsprechen die Harmonischen den Schwingungsarten einer Saite, die der freien oder erregten Note entspricht.Analogous to a string instrument, the harmonics correspond to the modes of vibration of a string that corresponds to the free or excited note.
Auf einer horizontalen Achse sind die Harmonischen H von Do (C) in Abhängigkeit von ihrer Höhe aufgetragen. Die Höhen gehen von tief nach hoch, wenn man die Figur von links nach rechts liest.The harmonics H of Do (C) are plotted on a horizontal axis as a function of their height. The heights go from low to high if you read the figure from left to right.
Der jeder Harmonischen zugeordnete Stab hat eine dem Potential dieser Harmonischen proportionale Höhe. Dies entspricht - immer analog zu einem klassischen Musikinstrument - der Amplitude der Schwingungsart einer Saite entsprechend jeder ihrer Harmonischen.The bar associated with each harmonic has a height proportional to the potential of this harmonic. This corresponds - always analogous to a classical musical instrument - to the amplitude of the type of vibration of a string corresponding to each of its harmonics.
Die freie oder erregte Note ist das Do (C), das der Grundharmonischen mit dem höchsten Potential entspricht.The free or excited note is the Do (C), which corresponds to the fundamental harmonic with the highest potential.
Außerdem sind in der Fig. 2 folgende Harmonische dargestellt:In addition, the following harmonics are shown in Fig. 2:
- das Do(C) der Oktave,- the Do(C) of the octave,
- das Sol(G) der Oktave,- the Sol(G) of the octave,
- das Do(C) der zweiten Oktave,- the Do(C) of the second octave,
- das Mi(E) der zweiten Oktave,- the Mi(E) of the second octave,
- das Sol(G) der zweiten Oktave,- the Sol(G) of the second octave,
- das Sib(Bb) der zweiten Oktave,- the Sib(Bb) of the second octave,
- das Do(C) der dritten Oktave,- the Do(C) of the third octave,
- das Re(D) der dritten Oktave,- the Re(D) of the third octave,
- das Mi(E) der dritten Oktave,- the Mi(E) of the third octave,
- das Fa#(F#) der dritten Oktave, und- the Fa#(F#) of the third octave, and
- das Sol (G) der dritten Oktave.- the Sol (G) of the third octave.
Die Fig. 3 zeigt beispielartig eine Gruppe von Harmonischen, drei freien Noten zugehörig, die einem Akkord von Do(C) entsprechen, ausgelöst auf der Tastatur 12 (Fig. 1).Fig. 3 shows, by way of example, a group of harmonics associated with three free notes corresponding to a chord of Do(C) triggered on the keyboard 12 (Fig. 1).
In der Fig. 3 sind die freien Noten als Ordinaten in Abhängigkeit von ihrer Höhe aufgetragen. Die Harmonischen dieser freien Noten sind als Abszisse aufgetragen. Punkte stellen die Übereinstimmung zwischen den freien Noten und ihren Harmonischen dar.In Fig. 3, the free notes are plotted as ordinates depending on their height. The harmonics of these free notes are plotted as abscissas. Dots represent the correspondence between the free notes and their harmonics.
Um die Lektüre der Höhen der Noten und ihrer Harmonischen zu erleichtern, sind diese schematisch durch die Tasten einer Tastatur dargestellt, beginnend bei Do und mit der Abfolge:To facilitate the reading of the pitches of the notes and their harmonics, they are represented schematically by the keys of a keyboard, starting with Do and with the sequence:
Do,Do#,Re,Re#,Mi,Fa,Fa#,Sol,Sol#,La,La#,Si,Do,(C,C#,D,D#,E,F,F#,G,G#AA#,B,C).Do,Do#,Re,Re#,Mi,Fa,Fa#,Sol,Sol#,La,La#,Si,Do,(C,C#,D,D#,E,F,F#,G,G# AA#,B,C).
Wie in der Fig. 3 zu sehen, ermöglichen die freien Noten, eine Tabelle mit zwei Dimensionen zu definieren, die einerseits die Höhen der freien Noten und eventuell den Zeitpunkt ihrer Auslösung und andererseits die entsprechenden harmonischen Höhen enthält.As can be seen in Fig. 3, the free notes make it possible to define a table with two dimensions, containing on the one hand the pitches of the free notes and possibly the time of their release and on the other hand the corresponding harmonic pitches.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann der Gesamtheit der Harmonischen einer Note Rechnung tragen oder nur einer begrenzten Anzahl Harmonischer, die die größten harmonischen Potentiale haben.The method according to the invention can take into account the entirety of the harmonics of a note or only a limited number of harmonics that have the largest harmonic potentials.
Das Bezugszeichen 30 der Fig. 1 entspricht einem Speicher, der eine Gruppe Harmonischer und die entsprechenden harmonischen Potentiale aller Noten enthält, die man auf dem elektronischen Instrument spielen kann, oder einem Rechner, der die Harmonischen und ihre Potentiale aufgrund der Höhe der freien oder erregten Note berechnen kann.The reference numeral 30 in Fig. 1 corresponds to a memory containing a group of harmonics and the corresponding harmonic potentials of all the notes that can be played on the electronic instrument, or to a calculator that can calculate the harmonics and their potentials based on the pitch of the free or excited note.
Beispielsweise kann diese Berechnung durchgeführt werden, indem man die Empfindlichkeitswerte jeder harmonischen Frequenz in Bezug auf die Grundharmonische berücksichtigt, wobei diese Werte in einer Tabelle eines Speichers abgespeichert werden, und indem man aufgrund dieser Empfindlichkeit und der Höhe der betreffenden freien (oder erregten) Note eine Gewichtung des harmonischen Potentials vornimmt.For example, this calculation can be carried out by taking into account the sensitivity values of each harmonic frequency with respect to the fundamental harmonic, storing these values in a table in a memory, and by weighting the harmonic potential on the basis of this sensitivity and the height of the free (or excited) note in question.
Ein Rechnersystem 32, das nach einem programmierten Algorithmus funktionieren kann, ermöglicht aufgrund der ersten und zweiten Liste, die sympathischen Noten zu bestimmen, die das Instrument spielen muss, um die sympathische Resonanz zu simulieren. Es führt zwei Arten von Berechnungen durch: entweder für den Fall einer neuen freien Note oder für den Fall einer neuen erregten Note.A computer system 32, which can operate according to a programmed algorithm, allows, on the basis of the first and second lists, to determine the sympathetic notes that the instrument must play in order to simulate the sympathetic resonance. It carries out two types of calculations: either in the case of a new free note or in the case of a new excited note.
Die erste durch das System 32 durchgeführte Berechnung ermöglicht, bei jeder Auslösung einer erregten Note und für jede Harmonische dieser Note eine oder mehrere Harmonische zu suchen, die mit Harmonischen aller freien Noten der ersten Liste identisch sind, die sich von der erregten Note unterscheiden.The first calculation carried out by system 32 makes it possible to search for each triggering of an excited note and for each harmonic of that note, one or more harmonics identical to harmonics of all the free notes of the first list that are different from the excited note.
Ebenso ermöglicht das System 32 bei jeder Auslösung einer freien Note und für jede Harmonische der freien Note in der zweiten Liste eine oder mehrere identische Harmonische von erregten Noten zu suchen, die sich von der freien Note unterscheiden.Similarly, the system 32 makes it possible, for each activation of a free note and for each harmonic of the free note, to search in the second list for one or more identical harmonics of excited notes that are different from the free note.
Die Harmonischen und ihre Potentiale bezüglich der freien und erregten Noten, denen sie entsprechen, werden mit der freien Note in einem Speicher 34 abgespeichert. Das System 32 überträgt einem oder mehreren Tongeneratoren Befehle zum Spielen einer sympathischen Note mit der Höhe jeder bestimmten Harmonischen, wie oben beschrieben.The harmonics and their potentials with respect to the free and excited notes to which they correspond are stored with the free note in a memory 34. The system 32 transmits commands to one or more tone generators to play a sympathetic note at the pitch of each particular harmonic, as described above.
Zudem überträgt das System 32 auch Befehle für das Spielen von Basisnoten, die den Höhen der Grundharmonischen der erregten Noten entsprechen.In addition, the system 32 also transmits commands for playing base notes that correspond to the pitches of the fundamental harmonics of the excited notes.
Die Basisnoten entsprechen den Noten, die ohne die Vorrichtung zum Simulieren sympathischer Resonanzen gespielt würden, d. h. wenn die Tastatur 12 direkt mit dem Tongenerator verbunden wäre.The base notes correspond to the notes that would be played without the device for simulating sympathetic resonances, i.e. if the keyboard 12 were directly connected to the tone generator.
In der Fig. 1 ist das System durch elektrische Verbindungen mit zwei Tongeneratoren 36 und 38 verbunden, an die jeweils die Befehle der sympathischen Noten und der Basisnoten übertragen werden.In Fig. 1, the system is connected by electrical connections to two tone generators 36 and 38, to which the commands of the sympathetic notes and the base notes are transmitted, respectively.
Das System 32 überträgt auch Befehle an die Generatoren 36 und 38, die dem Volumen und eventuell der Hüllkurve der Noten 36 und 38 entsprechen. Die Volumen zum Spielen der sympathischen und Basisnoten werden durch das System 32 nach einer der vorhergehend beschriebenen Weisen bestimmt, entweder mit einem variablen Volumen für jede harmonische Höhe oder mit einer Auslösung bei jeder harmonischen Übereinstimmung zwischen einer freien und einer erregten Note. In allen Fällen hängt die Geschwindigkeit von der Geschwindigkeit der erregten Note, der Potentiale der jeweiligen Harmonischen der freien und erregten Noten und von der Zeitdifferenz zwischen dem Erregungszeitpunkt und dem Zeitpunkt ab, wo die Note frei ist (Auslösung der entsprechenden freien und erregten Noten).The system 32 also transmits commands to the generators 36 and 38 corresponding to the volume and possibly the envelope of the notes 36 and 38. The volumes for playing the sympathetic and fundamental notes are determined by the system 32 in one of the ways described above, either with a variable volume for each harmonic pitch or with a triggering at each harmonic coincidence between a free and an excited note. In all cases, the speed depends on the speed of the excited note, the potentials of the respective harmonics of the free and excited notes and the time difference between the moment of excitation and the moment when the note is free (triggering of the corresponding free and excited notes).
Um die Funktionsweise des Systems 32 zu erläutern, wird in der Folge ein vereinfachtes Beispiel mit Schritten zur Simulation sympathischer Resonanzen beschrieben, bei dem auf der Tastatur 12 ein Sol(G) und ein Re(D) angeschlagen werden und das Sol(G) etwas vor dem Re(D) gespielt wird.To explain the operation of the system 32, a simplified example with steps for simulating sympathetic resonances is described below, in which a Sol(G) and a Re(D) are struck on the keyboard 12 and the Sol(G) is played slightly before the Re(D).
Das Sol und das Re werden mit einer Geschwindigkeit gespielt bzw. angeschlagen, die höher ist als eine vorher festgelegte Geschwindigkeit und man geht davon aus, dass sie zugleich einer freien Note und einer erregten Note entsprechen.The Sol and the Re are played or struck at a speed that is higher than a predetermined speed and are assumed to correspond to both a free note and an excited note.
Die Höhen der Noten und ihr Ausgangsvolumen werden mit Ziffern angegeben, die der MIDI-Norm entsprechen. Man hat in folgender Reihenfolge:The heights of the notes and their output volume are indicated with numbers that correspond to the MIDI standard. In the following order:
- das freie Sol(G) (keine Erregung)- the free Sol(G) (no excitation)
(- Aktualisierung der ersten Liste)(- Update of the first list)
- das erregte Sol(G)- the excited Sol(G)
(- Aktualisierung der zweiten Liste)(- updating the second list)
- Auslösung der Basisnote- Triggering the base note
- Sol : Höhe 5, Volumen 121- Sol : Height 5, Volume 121
- das freie Re(D)- the free Re(D)
(-Aktualisierung der ersten Liste)(-Update of the first list)
- Auslösung der sympathischen Noten:- Triggering the sympathetic notes:
- Re : Höhe 74, Volumen 17 (sympathische Resonanzen der Oktave von Re),- Re : height 74, volume 17 (sympathetic resonances of the octave of Re),
- Re : Höhe 86, Volumen 2 (sympathische Resonanz der zweiten Oktave von Re),- Re : height 86, volume 2 (sympathetic resonance of the second octave of Re),
- das erregte Re- the excited Re
(- Aktualisierung der zweiten Liste)(- updating the second list)
- Auslösung der Basisnote- Triggering the base note
- Re : Höhe 62, Volumen 127- Re : Height 62, Volume 127
- Auslösung der sympathischen Noten durch das mit dem freien Sol erregte Re:- Triggering of the sympathetic notes by the Re excited with the free Sol:
- -Re : Höhe 74, Volumen 18- -Re : Height 74, Volume 18
- (3. Harmonische des Sol)- (3rd harmonic of Sol)
- -Re : Höhe 86, Volumen 2- -Re : Height 86, Volume 2
- (6. Harmonische von Sol).- (6th harmonic of Sol).
Wenn man zunächst das Re(D) freigibt, verursacht dies den StoppbefehlIf you first release the Re(D), this causes the stop command
- der Basisnote von Re(62)- the base note of Re(62)
- der auf das freie Re zurückzuführenden sympathischen Noten : Re 74, Re 86.- the sympathetic notes attributable to the free Re: Re 74, Re 86.
Da jedoch das Sol immer niedergedrückt wird und obwohl das Re freigegeben ist, bleiben die durch das freie Sol hervorgerufenen sympathischen Noten (Re 74, Re 86). Die Höhen 74 und 86 werden daher mit reduziertem Volumen gespielt.However, since the Sol is always depressed and although the Re is released, the sympathetic notes caused by the free Sol remain (Re 74, Re 86). The heights 74 and 86 are therefore played with reduced volume.
Wenn das Sol schließlich freigegeben wird, verursacht dies einen StoppbefehlWhen the sol is finally released, this causes a stop command
- der Basisnote von Sol (55)- the base note of Sol (55)
- der auf das freie Sol zurückzuführenden sympathischen Noten : Re 74, Re 86.- the sympathetic notes due to the free sol: Re 74, Re 86.
Die Hüllkurven für die Basisnoten und die sympathischen Noten können gleich oder unterschiedlich sein.The envelopes for the base notes and the sympathetic notes can be the same or different.
Die Tongeneratoren 36 und 38 können ebenfalls gleiche oder unterschiedliche Timbres haben. Es handelt sich z. B. um zwei verschiedene Stimmen eines elektronischen Instruments des polyphonen Typs oder um Tongeneratoren unterschiedlicher elektronischer Instrumente.The tone generators 36 and 38 can also have the same or different timbres. For example, they are two different voices of an electronic Instruments of the polyphonic type or tone generators of various electronic instruments.
Die Generatoren 36 und 38 sind über Verstärkungseinrichtungen 42 mit einem Tonwiedergabe-System mit dem Lautsprecher 40 verbunden.The generators 36 and 38 are connected to the loudspeaker 40 via amplification devices 42 with a sound reproduction system.
Um die Resonanzen eines Pianos genauer zu simulieren, kann das System 32 auch ein Programm umfassen, um eine zweite Simulation sympathischer Resonanzen mit allen Harmonischen aller verfügbaren freien Noten des Instruments durchzuführen, wenn das Pedal 18 betätigt wird.To more accurately simulate the resonances of a piano, the system 32 may also include a program to perform a second simulation of sympathetic resonances with all the harmonics of all the available free notes of the instrument when the pedal 18 is operated.
Dies kann z. B. erfolgen, indem man eine zweite erste Liste 26a mit allen möglichen freien Noten erstellt.This can be done, for example, by creating a second first list 26a with all possible free notes.
Die sympathischen Noten entsprechen dann den Harmonischen, die identisch sind mit den Noten, die mit irgendeiner der Harmonischen der freien Noten erregt werden.The sympathetic notes then correspond to the harmonics that are identical with the notes that are excited by any of the harmonics of the free notes.
Das System 32 leitet dann an den Generator 36 zugleich sympathische Noten der ersten und der zweiten Resonanz, das heißt, sympathische Resonanznoten, die von den freien Noten der Tastatur 12 kommen, und sympathische Resonanznoten, die von dem Pedal 18 kommen.The system 32 then sends to the generator 36 simultaneously sympathetic notes of the first and second resonance, that is, sympathetic resonance notes coming from the free notes of the keyboard 12 and sympathetic resonance notes coming from the pedal 18.
Das Volumen der sympathischen Noten der ersten und der zweiten Resonanz, definiert so wie vorhergehend beschrieben, wird auch durch das Maß des Niederdrückens des Pedals 18 gewichtet. Dazu stellt eine Vorrichtung 32b zwischen der ersten und der zweiten Resonanz ein Gleichgewicht her. Nichtsdestotrotz werden die beiden Resonanzen immer gesteuert (selbst mit einem Volumen null), was im Falle der Freigabe des Pedals ermöglicht, die sympathische Resonanz der freien Noten dennoch zu hören.The volume of the sympathetic notes of the first and second resonances, defined as previously described, is also weighted by the degree of depression of the pedal 18. To this end, a device 32b establishes a balance between the first and second resonances. Nevertheless, the two resonances are always controlled (even with a zero volume), which allows, in the event of the pedal being released, to still hear the sympathetic resonance of the free notes.
Wenn das Pedal freigegeben wird, werden die sympathischen Noten der ersten Resonanz mit einem maximalen Volumen gespielt, und die sympathischen Noten der zweiten Resonanz werden mit einem Nullvolumen gespielt.When the pedal is released, the sympathetic notes of the first resonance are played at a maximum volume, and the sympathetic notes of the second resonance are played at a zero volume.
Wenn hingegen das Pedal voll niedergedrückt wird, werden die sympathischen Noten der zweiten Resonanz mit einem maximalen Volumen gespielt und die Noten der ersten Resonanz mit einem Nullvolumen oder Quasi-Nullvolumen.On the other hand, when the pedal is fully depressed, the sympathetic notes of the second resonance are played with a maximum volume and the notes of the first resonance with a zero volume or quasi-zero volume.
Dank dieser Charakteristika kann ein akustisch sehr realistisches Klavierspiel simuliert werden. Es ist auch möglich, Klangeffekte zu erzielen, die bisher mit synthetischen Instrumenten nicht möglich waren. Insbesondere kann man Teilpedal-Effekte erzielen, z. B. mit einem konstanten schwachen Teilpedal einen Ton wie bei den Klavieren zu Beginn des XIX. Jahrhunderts. Man kann z. B. auch eine Pedalresonanz mit einem Klarinetten-Timbre erzielen.Thanks to these characteristics, it is possible to simulate a very realistic acoustic piano playing. It is also possible to achieve sound effects that were previously impossible with synthetic instruments. In particular, partial pedal effects can be achieved, for example, with a constant, weak partial pedal, a sound like that of pianos at the beginning of the 19th century. It is also possible, for example, to achieve a pedal resonance with a clarinet timbre.
Claims (22)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9604724A FR2747496B1 (en) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | METHOD FOR SIMULATING SYMPATHIC RESONANCES ON AN ELECTRONIC MUSIC INSTRUMENT |
Publications (2)
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| DE69704038T2 true DE69704038T2 (en) | 2001-08-30 |
Family
ID=9491235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE1997604038 Expired - Lifetime DE69704038T2 (en) | 1996-04-16 | 1997-04-14 | Method for simulating resonance effects in an electronic musical instrument |
Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE69704038T2 (en) |
-
1997
- 1997-04-14 DE DE1997604038 patent/DE69704038T2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69704038D1 (en) | 2001-03-15 |
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