NL8002055A - Digitale golfvormgenerator. - Google Patents

Description

* 1

Ca/Lu/eh/lll8

Digitale golfvormgenerator.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een digitale golfvormgenerator, en meer in het bijzonder op een digitale golfvormgenerator die geschikt is voor gebruik met een geluidsbron zoals bijvoorbeeld een electronisch 5 muziekinstrument.

In de tot dusver bekende electronische muziekinstrumenten, in het bijzonder muzieksynthesizers wordt voor het opwekken van de verscheidene golfvormen, zoals bijvoorbeeld het sinussignaal, het driehoekvormige signaal, het zaagtand-10 vormige signaal, enzovoorts, gebruik gemaakt van één of meerdere spanningsgestuurde oscillatoren (engels: voltage controlled oscillators (VCOs). Daar in deze tot dusver bekende systemen de signalen echter analoog verwerkt worden, zijn er verschillende problemen met betrekking tot de nauw-15 keurigheid van de frequentie, de stabiliteit daarvan en de vrijheid van de opgewekte golfvormen.

Teneinde bovenstaande problemen op te lossen zijn recentelijk een aantal testen uitgevoerd, waarbij de signalen op de digitale wijze verwerkt worden.

20 Het voordeel van dit systeem, waarbij het signaal digitaal verwerkt wdrdt en een gewenste golfvorm opgewekt wordt is een goede stabiliteit van de frequentie, een eenvoudige opwekking van het gewenste signaal, terwijl bovendien het tijdmultiplexproces (engels: time division super-25 imposing) dat bij de analoge verwerking moeilijk te realiseren is, mogelijk wordt. Daarnaast is het regelproces eenvoudig en kan het opgewekte geluid onthouden, dat wil zeggen in een geheugen opgeslagen worden. Op grond van dit laaste voordeel van het systeem kunnen een aantal geluidsbronnen verkregen 30 worden, waardoor het mogelijk is om een nieuw geluid en een het natuurlijk geluid benaderend geluid op te wekken.

In het algemeen wordt in een systeem waarbij de golfvorm door middel van digitale verwerking opgewekt wordt, in een ROM (read only memory), dat wil zeggen een geheugen met 35 alleen een uitleesmogelijkheid, een RAM (engels: random access memory) ofwel geheugen met willekeurige toegankelijkheid of ο η λ o n cc - 2 - schuifregister een gewenste golfvorra of andere waarde in de vorm van digitale data opgeslagen, die verkregen worden door één periode of vooraf bepaald aantal periodes van de fundamentele golfvorm, die nodig is voor het door middel van het 5 synthesizerproces opwekken van een gewenste golf vorm te bemonsteren met een bemonsteringsfrequentie, die ten minste tweemaal de in deze fundamentele golfvorm voorkomende hoogste frequentie bedraagt. Dergelijke systemen zullen in het hierna volgend beschouwd worden. Het eerste systeem is het zoge-10 naamde variabele kloksysteem, waarbij de opgeslagen golfvorm-data sequentieel uitgelezen worden door een klok die in overeenstemming met de muziekfrequentieschaal gevarieerd wordt, waardoor een muziekgeluid opgewekt wordt waarvan de frequentie overeenstemt met de frequentie van de muziekfrequentie-15 schaal. Het tweede systeem wordt het zogenaamde vaste kloksysteem genoemd, waarbij een adressignaal volgens een verspreide methode (engels: scattering manner) met een vooraf bepaalde breedte bij elke periode gevarieerd wordt in overeenstemming met de muziekfrequentieschaal en vervolgens 20 toegevoerd wordt aan de ROM of RAM, waardoor een muziekgeluid met bovengenoemde muziekfrequentieschaal identiek aan die van het eerste systeem opgewekt wordt. Bij 'het variabele kloksysteem is de benodigde stabiliteit voor het sequentieel variëren van de frequentie niet eenvoudig technisch te reali-25 seren.

De onderhavige uitvinding stelt zich derhalve ten doel een nieuwe digitale golfvormgenerator te verschaffen, die de eerder genoemde nadelen van de tot dusver bekende systemen niet bezit. Een ander doel van de uitvinding is het ver-30 schaffen van een digitale golfvormgenerator, waarbij door middel van een eenvoudige schakeling of constructie de signaal-verwerkingssequentie vereenvoudigd kan worden.

Weer een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een dergelijke generator, waarbij data-overdracht 35 en -verwerking eenvoudig zijn.

Nog een ander doel van de uitvinding is het verschaffen 800 2 0 55 t ί - 3 - van een dergelijke generator, waarbij een aantal golfvormen gelijktijdig opgewekt kunnen worden.

Weer een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een dergelijke generator, waarbij geluidsbronnen met · 5 verschillende tonen eenvoudig verkregen kunnen worden.

Weer een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een dergelijke generator, waarbij de toonkwali-teit in reactie op het geluidsbereik gevarieerd kan worden.

Nog een ander doel van de uitvinding is het verschaf-10 fen van een dergelijke generator, waarbij vouwvervorming of -overspraak (engels: folded error) voorkomen kan worden.

Daartoe verschaft de onderhavige uitvinding een digitale golfvormgenerator die voorzien is van: a) middelen voor het toekennen van de frequentie van 15 een op te wekken signaal; b) middelen voor het opwekken van eerste data, corresponderend aan de door genoemde middelen toegekende frequentie; c) een eerste inrichting voor bet opslaan van de eerste data; 20 d) een tweede inrichting voor het opslaan van de tweede data; e) middelen voor het samenvoegen van de eerste data bij de in de tweede opslaginrichting opgeslagen tweede data; waarna de tweede opslaginrichting het resultaat van de samen- 25 voeging van de eerste en tweede data opslaat; f) een inrichting voor het opslaan van vooraf bepaalde golfvormdata en voor het opwekken van een golfvormdatasignaal volgens met de tweede data corresponderende adressignalen; g) middelen voor het op vooraf bepaalde tijdstippen 30 regelen van elk van genoemde inrichtingen.

De uitvinding zal worden verduidelijkt in de nu volgende beschrijving aan de hand van de bijbehorende tekening van enige uitvoeringsvormen, waartoe de uitvinding zich echter niet beperkt. In de tekening tonen: 35 figuur I, een blokdiagram van de principeconstructie van een uitvoeringsvorm van de digitale golfvormgenerator volgens de onderhavige uitvinding,

O Λ Λ O Λ CC

- 4 - figuur 2, geheugenindeling (engels: memory map) van een RAM, deel uitmakend van de in figuur 1 weergegeven uitvoeringsvorm; figuur 3, een diagram dat- de toekenning van de betref-5 fende data weergeeft; figuren 4A-4D, respectievelijk diagrammen van de allocatie van de btreffende verwerkingstijden ter verkrijging van het tijdmultiplexproces; figuur 5, een blokdiagram dat in details de uitvoerings-10 vorm van de onderhavige uitvinding volgens figuur 1 weergeeft; en figuren 6A-6M, respectievelijk golfvormen van verscheidene tijdbepalende signalen (timing signals) die in de in figuur 5 weergegeven uitvoeringsvorm van de uitvinding toe-15 gepast worden.

De onderhavige uitvinding maakt gebruik van het eerder beschreven vaste kloksysteem. Dit systeem zal in het hierna volgende nader beschreven worden .Bij dit systeem wordt een periodieke component van een op te wekken golfvorm met een be-20 paalde bemonsteringsfrequentie bemonsterd, de verkregen bemonsterde data worden als digitale waarden opgeslagen in een golfvormdata ROM. Bij elk van de bemonsterde data wordt een adresgetal toegevoegd, de golfvormdata worden uitgelezen door het adresgetal sequentieel te variëren. In het vaste 25 kloksysteem kan door het variëren van de veranderende breedte van het adresgetal bij elke constante periode, de frequentie van een uitgelezen golfvorm gevarieerd worden.

Om het bovenstaande practisch te kunnen realiseren wordt de veranderende breedte (als optelgetal) (engels: adding 30 number) n genomen) van het adresgetal vastgelegd in overeenstemming met de frequentie van een gewenste golfvorm, bijvoorbeeld gekozen door middel van de ingedrukte toets, en vervolgens opgeteld of toegevoegd bij een initiële waarde (begin-waarde) van het adresgetal of het adresgetal van één periode 35 daarvoor (het op te tellen getal a) en wel bij elke constante periode corresponderend aan de vaste klok.

Bij het opwekken van een golfvorm met een bepaalde 800 2 0 55 f ί - 5 - gewenste frequentie geldt in het algemeen het volgende verband tussen de opgewekte frequentie P en het eerder genoemde optelgetal n.

5 F = (1) 2° waarbij f de vaste bemonsteringsfrequentie van de klok en C* B het databitnummer (engels: data bit number) van het optel-getal n is (2 is namelijk het maximale adresgetal).

10 Uit vergelijking (1) blijkt, dat wanneer de vaste bemonsteringsfrequentie (de klokfrequentie) f en het bemonsterde getal van de golfvormdata (het bemonsterde getal is gelijk aan het adresgetal) constant zijn, de opgewekte frequentie F gevarieerd kan worden door het optelgetal n te variëren.

15 Figuur 1 toont de principeconstructie van een uitvoe ringsvorm van de digitale golfvormgenerator volgens de onderhavige uitvinding. In figuur 1 heeft het verwijzingsnumraer 1 betrekking op een toetstoekenner (engels: key assignor), die gekoppeld is met een (niet weergegeven) toetsenbord. De fre-20 quentie-informatie, corresponderend aan de op te wekken golf-vorm, die correspondeert met de door de toetstoekenner 1 ingedrukte toets, wordt uit de toetstoekenner 1 verkregen en toegevoerd aan een zogenaamde "fixed number setting" schakeling 2, waarin de veranderende breedte van een adresgetal, 25 dat wil zeggen het optelgetal n, corresponderend met bovengenoemde frequentie-informatie vastgelegd wordt volgens het vaste kloksysteem. Het optelgetal n wordt aan het accumulatief proces onderworpen door een RAM 3, werkend als de accumulator en een optelschakeling 4, die het adresgetal bij elke klok-30 bemonsteringsfrequentie met n doet toenemen- Dat wil zeggen, dat de RAM 3 het optelgetal n uit de fixed number setting schakeling 2 opslaat en ook het op te tellen getal a, dat nu reeds opgeteld is, eveneens opslaat. De getallen a en n worden in de optelschakeling 4 bij elkaar opgeteld, waarna het re-35 sultaat van de optelling naar de RAi! 3 toegevoerd wordt als het getal a’ (= a + n), het nieuwe op te tellen getal, dat daarin opgeslagen wordt. Bovengenoemd accumulatieproces (optel-

Rnn?n liR

- 6 - proces) wordt gestuurd door het tijdbepalende signaal van de timing regelschakeling 5.

Het op te tellen getal (eventueel opgetelde getal) a en het optelgetal n, die in de RAM 3 opgeslagen zijn worden 5 toegevoerd aan de vergrendelschakelingen (engels: latch· circuits) 6 en 7 om bij elke klokperiode door genoemde schakelingen vergrendeld te worden. Het opgetelde getal a ofwel het in de vergrendelschakeling 6 vergrendelde geaccumuleerde adres wordt toegevoerd aan een golfvormdata ROM 8 voor het aanwijzen 10 of toekennen van het adres van een daarin opgeslagen golfvormdata.

Teneinde te voorkomen, dat de frequentie van een uit de golfvormdata ROM 8 uit te lezen golfvorm een hoge harmonische component bevat, waarvan de frequentie hoger is dan de helft 15 van de bemonsteringsfrequentie volgens de daarbij behorende band, wordt een aantal golfvormdata die eerst onderworpen zijn aan een bandbreedtebeperkingsproces in de golfvormdata ROM 8 geprepareerd in de vorm van een aantal databanken, waardoor fouten ten gevolge van vouwvervorming of -overspraak voorkomen 20 wordt. Daartoe wordt het in de vergrendelschakeling 7 vergrendelde optelgetal n toegevoerd aan een prioriteitscodeer-inrichting (priority encoder) 9 als frequentie-informatie van de golfvorm. Deze prioriteitscodeerinrichting 9 geeft een zodanig signaal af, dat aanwijst welke databank gebruikt moet 25 worden. Dit signaal wordt toegevoerd aan de golfvormdata ROM 8.

De uit een bepaalde databank in de golfvormdata ROM 8 uitgelezen golfvormdata wordt toegevoerd aan een vergrendelschakeling 10 in de volgende trap teneinde daarin in een vooraf bepaalde periode vergrendeld te worden, en vervolgens daar-30 uit gevoerd te worden door middel van het timing signaal uit de timing regelschakeling 5.

Als practisch voorbeeld zal een geval beschreven worden, waarbij een aantal verschillende golfvormen gelijktijdig opgewekt worden, waarbij in het bijzonder het tijdmultiplexpro-35ces uitgevoerd wordt door de uitvoeringsvorm van de golfvorm-generator van de onderhavige uitvinding, weergegeven in de figuren 2, 3 en 4A-4 Et 800 2 0 55 ♦ * - 7 -

Veronderstel in eerste instantie, dat de bemonsterings-frequentie f 50 KHz bedraagt, de frequentie F van een opgewekte golfvorm 0.04768 Hz tot 19,99998 KHz bedraagt, terwijl het optelgetal n en het opgetelde getal a elk 20 bits data 5 (Dq-Di9) zijn. Uit vergelijking (1) volgt, dat het optelgetal n gevarieerd kan worden binnen het bereik 1 tot en met 419430.

Daar in bovengenoemd voorbeeld van deze uitvinding het bemonsteringsgetal van een in de golfvormdata ROM 8 opgeslagen periode van de golfvormdata 256 bedraagt, is het 10 adres daarvan een 8-bits data, en daar het aantal golfvorm-databanken 8 bedraagt worden alleen de hogere 8 bits D^-D^g in de getallen n en a van de aanwezige 20 bits gebruikt als practische adressignalen van de golfvormdata ROM 8. Daarnaast wordt gebruik gemaakt van het tijdmultiplexproces, zodat uit 15 ten hoogste 18 kanalen verschillende golfvormen afgegeven kunnen worden.

Zoals in de figuren 2 en 3 is weergegeven bevat de RAM 3 met betrekking tot bovengenoemd punt de opslaggebieden van 16 kanalen, waarbij elk kanaal onderverdeeld is in twee re-20 gisters voor het opslaan van de getallen n en a, elk bestaande uit de 20 bits Dg-D^g. In de praktijk is echter een RAM beschikbaar, waarvan de capaciteit 256 maal 4 bits bedraagt, waardoor het mogelijk is om informaties bestaande uit 4 bits gelijktijdig (parallel) in- of uit te lezen en om informaties 25 van 256 groepen (engels: sets) van elk 4 bits op te slaan.

De geheugenindeling van de RAM 3 is in figuur 2 weergegeven, waarbij een aantal, bijvoorbeeld 16, kanalen CHQ - CH^ aanwezig zijn en elk kanaal 16 adressen (bijvoorbeeld 00 - 09, 0A - OF in het eerste kanaal CH ) bevat. Practisch worden 0 30 tien adressen 00-09 van eerstgenoemde gebruikt, waarbij steeds twee aangrenzende adressen als één woord samengenomen worden, zodat de eerste tien adressen onderverdeeld zijn in totaal 5 woorden Wg-W^. In dit geval wordt het eerste adres in elk woord toegekend voor het opslaan van het optelgetal n, 35 terwijl het tweede adres dient voor het opslaan van het opgetelde getal a. Dit heeft tot gevolg, dat aan de getallen n en a, elk bestaande uit 20 bits, respectievelijk 4 bits bij 4 bits 800 2 0 55 - 8 - van de woorden Wq - sequentieel toegekend worden vanaf de lagere 4 bits (optelgetal nQ, opgetelde getal aQ) tot de hogere 4 bits (optelgetal n^, opgetelde getal a^).

Ten behoeve van het tijdmultiplexproces van deze data 5 worden de in de figuren 4A - 4D weergegeven verwerkingstijden (engels: operation times) toegekend. Dat wil zeggen, dat wanneer de bemonsteringsfrequentie (klokfrequentie) f 50 KHz bedraagt, de bemonsteringsperiode 20 ps bedraagt, zoals in figuur 4A is weergegeven. Voor een tijdmultimplex van de 16 10 kanalen CHq - CHl5 in een periode van 20 ;us, wordt aan ëën kanaal een verwerkingstijd van 1,25 ,us toegekend, zoals in figuur 3B is weergegeven. Voorts worden in elk kanaal 5 woorden Wq - W^ in tijdmultiplex verwerkt, zodat de verwerkingstijd 0,25 p.s per woord bedraagt, zoals figuur 4C laat zien.

15 Voor het accumulatieproces van het optelgetal n zijn 4 tijd-sleuven T2, T3 en T4 (zie figuur 4D) in elk woord be schikbaar gesteld, zoals in het hierna volgende beschreven zal worden. De periode van elke tijdsleuf bedraagt 62,5 ^as.

Daar de periode 62,5 jis de minimale eenheidsperiode van het 20 dataproces is, moet de systeemklokfrequentie 8 MHz bedragen.

In de RAM 3 wordt bij elk woord·· het optelgetal n in de tijdsleuf ^ uitgelezen, en in de tijdsleuf T2 ingelezen, terwijl het opgetelde getal a in de tijdsleuf T3 uitgelezen en in de tijdsleuf T^ ingelezen wordt.

25 Uit het bovenstaande blijkt, dat volgens de onder havige uitvinding een : woordrekenkundige bewerking uit tenminste 4 tijdsleuven bestaat, met name het uitlezen van de constante, het inlezen van de constante, het uitlezen van het werkregister en het inlezen van het werkregister, hetgeen 30 bedoeld is om de data-overdracht en -verwerking eenvoudig te maken.

Bovendien kan volgens de onderhavige uitvinding een aantal kanalen in een bepaalde bemonsteringsperiode afgetast worden, waarbij elk kanaal onderverdeeld wordt in een aantal 35 woorden van een meer geschikte of handelbare woordlengte, bijvoorbeeld 4 bits, zodat data-overdracht en -verwerking eenvoudiger is, en derhalve ook de constructie eenvoudiger zal 800 2 0 55 *· * - 9 - zijn. Ook de data ten behoeve van het vastleggen van de frequentie en het werkregister zijn op dezelfde wijze RAM gevormd, waardoor de signaalverwerkingsvolgorde vereenvoudigd wordt. Een practisch voorbeeld van de uitvinding, waarbij 5 de RAM. 3 volgens bovengenoemde constructie toegepast is zal nu met betrekking tot figuur 5 beschreven worden. In de uitvoeringsvorm volgens figuur 5 worden een aantal frequentie-informaties corresponderend met een aantal toetsen als resultaat van de ingedrukte toetsen in de toetstoekenner 1 10 (in figuur 5 niet weergegeven) of frequentie-informaties van een aantal voor één ingedrukte toets via het synthesizerproces te vormen golfvormen opgewekt, terwijl in de "fixed number setting" schakeling 2 op grond van de aldus opgewekte fret quentie-informaties, een aantal getallen n als 4 bit data Uq-15 n^ vastgelegd worden en de woordadressen Wg- en de kanaal- adressen CHq - CH^ van de RAM 3, waarin bovenstaande data opgeslagen worden, respectievelijk vastgelegd worden als 4 bit - data.

De fixed number setting schakeling 2 bevat een poort-20 schakeling 11, waaraan de vastgelegde getallen n (nQ - n^) toegevoerd worden, een comparatorschakeling 12, aan de ene ingangszijde waarvan de woordadressen WQ - en de kanaal-adressen CHQ - CH^ toegevoerd worden en een OF-poortschakeling 13 via welke het uitgangssignaal van de comparatorschakeling 25 12 toegevoerd wordt aan de poortingang van de poortschakeling 11.

De timingregelschakeling 5 bevat een klokoscillator 14, die een systeemkloksignaal van 8 MHz afgeeft. Dit systeemklok-signaal wordt toegevoerd aan de OF-poortschakeling 13 in de 30 fixed number setting schakeling 2 en aan de decimale teller 15 in de timing regelschakeling 5. ©e decimale teller 15 telt de woordadressen. Het meest significante bit van de decimale teller 15 wordt toegevoerd aan een sexadecimale teller 16 in de timingregelschakeling, waarin de teller 16 de kanaaladressen 35 telt.

Het woordadressignaal van de decimale teller 15 en het kanaaladressignaal van de sexadecimale teller 16 worden res- 800 2 0 55 - 10 - pectievelijk toegevcerd aan de adresingangsaansluitingen van de RAM 3 en de andere ingangszijde van de comparatorschake-ling 12. De comparatorschakeling 12 geeft een coincident signaal af wanneer de woord- en kanaaladressignalen van de tellers 15 5 en 16 samenvallen (engels: coincide) met de in de fixed number setting schakeling 2 vastgelegde waarden. Dit coincident signaal opent de poortschakeling 11, waardoor het optelgetal n ingelezen wordt in het woord van een vooraf bepaald adres in de RAM 3.

10 Wanneer alle getallen n, woordadressen en kanaaladressen in de fixed number setting schakeling 2 verschijnen,wordt de aldus ontstane toestand uitgedrukt door middel van een bekrachtigend (engels: energizing) signaal ËN dat gebruikt wordt voor het activeren of triggeren van de comparatorscha-15 keling 12, terwijl het uit de comparator 12 via de OF-poort-schakeling 13 verkregen coïncidentsignaal uitgedrukt wordt als een responsiesignaal RQ dat gebruikt wordt om de betreffende constanten vast te leggen teneinde datafouten te vermijden.

20 De RAM 3 heeft een WE-aansluiting, die het inlezen van data mogelijk maakt wanneer.het niveau "O" bedraagt en een OE-aansluiting, die het uitlezen van de opgeslagen data mogelijk maakt wanneer het niveau "0" is. In de uitvoeringsvorm volgens figuur 5 is de OE-aansluiting geaard, waardoor het 25 uitlezen van data steeds mogelijk is.

Het minst significante bit (zie figuur 6C), afgegeven door de decimale teller 15, welke het coïncidente uitgangssignaal (figuur 6A) van de comparator 12 en het uitgangssignaal (zie figuur 6B) van de systeemklokoscillator 14 naar 30 beneden telt (engels: count down) wordt door de omkeerscha-keling 17 geïnverteerd, het resulterende uitgangssignaal (zie figuur 6D) wordt vervolgens aan een EN-poortschakeling 18 toegevoerd. Het logische uitgangssignaal (zie figuur 6E) daarvan en het kloksignaal van de klokoscillator 14 worden 35 toegevoerd aan een OF-poortschakeling 19, waarvan het logische uitgangssignaal (zie figuur 6F) toegevoerd wordt aan de WE-aansluiting van de RAM 3. Wanneer nu het logische uitgangs- 80 0 2 0 55 - 11 - signaal van de OF-poortschakeling 19 een "0" is, de tijd-sleuven corresponderen dan met T3 en T^, kan de data in de RAM 3 ingelezen worden. Wanneer nu het adressignaal van de decimale teller 15 het adres van het getal n in elk woord 5 (bijvoorbeeld 00, 02,— in figuur 2) aanwijst, wordt het getal n in de RAM 3 in de tijdsleuf T3 ingelezen, terwijl wanneer het adressignaal het adres van het getal a (bijvoorbeeld 01, 03,... figuur 2) aanwijst, het getal a in de RAM 3 in de tijdsleuf T4 ingelezen wordt.

10 De optelschakeling 4 bevat een vergrendelschakeling 20, een opteller 21, een flipflopschakeling 22, een niet-EN-poortschakeling 23 en een vergrendelschakeling 24. De data van het getal n, dat in de RAM 3 opgeslagen en daaruit uitgelezen wordt in de tijdsleuf wordt in de vergrendel-15 schakeling 20 vergrendeld in het niveau "0" van het in figuur 6D weergegeven vergrendelsignaal en vervolgens toegevoerd aan de opteller 21 in het niveau "1" van het vergrendel-sighaal. Tegelijkertijd, namelijk in de periode van de tijdsleuf T3, wordt de in de RAM 3 opgeslagen data van het getal 20 a uitgelezen en vervolgens opgeteld bij het getal n in de opteller 21. Wanneer nu de "carry” naar de vijfde bit in het optelresultaat opgewekt is, geeft de opteller 21 een carry-signaal af, die door de in figuur 6G weergegeven klokpuls van de niet-EN-poortschakeling 23 in de flipflopschakeling 22 25 vergrendeld wordt en vervolgens weer als carrysignaal na een woordperiode naar de opteller 21 teruggevoerd wordt. Als flipflopschakeling 22 wordt bijvoorbeeld gebruik gemaakt van een D-type flipflopschakeling voor het onthouden of vasthouden van de carry.

30 Een nieuw opgeteld getal a, waaraan het getal n toege voegd is wordt door de vergrendelschakeling 24, bestaande uit bijvoorbeeld een D-type flipflopschakeling vergrendeld en weer opgeslagen in het adres van het getal a in de RAM 3, en wel in de in figuur 6H weergegeven periode ofwel de tijdsleuf .

35 Zoals hierboven beschreven, worden de getallen n en a van elk woord en elk kanaal sequentieel opgeteld of aan een bewerking onderworpen. In de tweede helft van het bewerkings- is η n 9 n « - 12 - proces, te weten het bewerkingsproces van de woorden en W^, worden de getallen n en a van elk woord toegevoerd aan de RAM 3 en de vergrendelschakelingen 25, 26 en 27, 28, welke respectievelijk de vergrendelschakelingen 6 en 7 vormen. Ver-5 volgens worden de hogere 8 bits (a^, a4) van het getal a en de hogere 8 bits (n^, n^) van het getal n daarin vergrendeld in overeenstemming met de uitgangssignalen van een timing decodeerinrichting 29 in de timingregelschakeling 5. De timing decodeerinrichting 29 telt het uitganssignaal van de deci-10 male teller 15 en geeft aan zijn uitgangsaansluitingen (s), (§), 0/ fyt en^)de vergrendeltimingsignalen af, respectievelijk weergegeven in de figuren 61, 6J, 6K, 6L en 6M. De uitgangssignalen aan de aansluitingen^) en @ worden gebruikt voor het vergrendelen of innemen van de getallen n en a van het woord 15 in de vergrendelschakelingen 27 en 25, terwijl de uitgangssignalen aan de aansluitingen (ij) en (?) gebruikt worden voor het innemen van de getallen n en a van het woord W4 in de ver-grendelsckkelingen 28 en 26. Het uitgangssignaal aan de aansluiting 5 dient voor het vergrendelen van het uitgangssignaal 20 van de golfvormdata ROM 8 in de vergrendelschakeling 10.

De opgetelde getallen a^ en a4> respectievelijk vergrendeld in de vergrendelschakelingen 25 en 26 worden als adressignalen gebruikt voor het momentaan aanwijzen van de adressen van de golfvormdata ROM 8, waarin een aantal eerder 25 aan een bandbeperking onderworpen golfvormdata opgeslagen zijn. Het adressignaal gebruikt slechts de hogere 8 bits AQ - A^ in de getallen a van de 20 bits, die in de RAM 3 geaccumuleerd zijn, zoals in figuur 3 is weergegeven. Wanneer de frequentie van een opgewekte golfvorm bepaald wordt door het optelgetal 12 30 n, dat kleiner is dan 2 , dat wil zeggen kleiner dan 12 --*= 195 (Hz), zoals uit vergelijking (1) verkregen $ordt, wordt hetzelfde adres respectievelijk dezelfde data gebruikt voor meerdere bemonsteringen.

De respectievelijk inch vergrendelschakelingen 27 en 28 35 vergrendelde optelgetallen n^ en n4 worden toegevoerd aan de prioriteitscodeerschakeling 9, die daarop een schakelsignaal afgeeft voor het bij elke octaaf omschakelen van een aantal 800 2 0 55 - 13 - databanken, die eerder vastgelegd zijn in de golfvormdata ROM 8 in overeenstemming met de positie van het meest significante bit, een "1", van het uit de vergrendelschakelingen 27 en 28 toegevoerde getal n.

5' In het vaste kloksysteem geldt onder de veronderstel ling, dat de bemonsteringsfrequentie f en het databemonsterings-

O

getal N bedraagt, dat wanneer de opgewekte frequentie hoger is dan f /N, een "skip"-signaal ("overslaan"-signaal) in de

O

adrestoekenning van de golfvormdata ROM 8 opgewekt wordt. Wan- 10 neer zich in de golfvormdata een frequentiecomponent bevindt, die hoger is dan f /2, bestaat namelijk de mogelijkheid dat c fouten tengevolge van vouwoverspraak of -vervorming ontstaan.

Ter voorkoming hiervan wordt het volgende gesteld; wanneer het adres "skip" getal x bedraagt, wordt de opgewekte frequentie 15 F uitgedrukt als F = x . f /N. Wanneer de orde van de in de A X w golfvormdata aanwezige hogere harmonischen m is, geldt,

Fmax ~ m ‘ PX' » " V2x

Bovengenoemde beperking is dus voldoende om ervoor zorg te dragen dat de hogere harmonischen geen frequenties bevatten 20 die hoger zijn dan N/2x.

In de onderhavige uitvinding worden derhalve een aantal databanken onderworpen aan een bepaalde bandbeperking en in de ROM 8 opgesteld en aangewezen of toegekend door het uitgangssignaal van de prioriteitscodeerinrichting 9.

25 Het frequentiegebied en de orde van de daarin aanwezige hogere harmonischen kan voor elke databank vastgelegd worden volgens het weergegeven voorbeeld in de volgende tabel.

SSScTe^-ί ) databank orde van de aanwezige frequentiege-signrticante 1 1 J__hogere harmonischen bied (Hz) °18 7 1 12500 - 20000 °17 6 2 6250 - 12500 °16 5 4 3125 - 6250 D15 4 8 1562 - 3125 D14 3 16 781 - 1562 D13 2 32 390 - 781 D12 1 64 195 - 390 D0-Du 0 64 _ 195 A A A —_1 , — I : —.........

- 14 -

In voorgaande tabel is de overgang tussen databank 1 en 0 aangebracht om een verschil en toonkwaliteit, afhankelijk van een band tot uitdrukking te brengen.

De golfvormdata ROM 8 werkt zodanig, dat de golfvorm-5 data in een bepaalde databank daarvan direct uitgelezen wordt met de uitgangssignalen van de vergrendelschakelingen 25 en 26 als adressignalen, wanneer echter een kans bestaat dat vouwoverspraak optreedt als gevolg van het feit, dat de hogere harmonischen in de opgewekte golfvorm een te hoge frequentie 10 bevatten, wordt de databank omgeschakeld naar een andere gewenste databank in overeenstemming met het banktoekennings-signaal uit de prioriteitscodeerinrichting 9, waardoor geen vouwoverspraak kan optreden. De uit genoemde toegekende databank in de ROM 8 uitgelezen golfvormdata wordt dan naar de uit-15 gangsaansluiting toegevoerd via de vergrendelschakeling 10 en in de in figuur 61 weergegeven periode of tijdstip.

Het is mogelijk dat de aldus uitgelezen golfvormdata ' onderworpen wordt aan D-A-omzetting (digitaal-analoog-omzet-ting) en vervolgens verwerkt wordt door een VCA (spannings-20 gestuurde versterker), een omhullende generator EG (engels: envelope generator) en dergelijke, of toegevoerd wordt aan een geheel gedigitaliseerd electronisch instrument.

Als de in de ROM 8 eerder opgeslagen golfvorm, naast het driehoekvormige, het zaagtandvormige signaal en dergelijke, 25 kan ëën periode van een geregistreerd muzieksignaal gebruikt worden, waarbij het muzieksignaal eerst gekwantiseerd wordt.

Een andere mogelijkheid is die, waarbij alleen sinusvormige data als golfdata gebruikt wordt en elke kanaal-frequentie vastgelegd wordt als een hogere harmonische daar-30 van; derhalve een geluidsbron uitgaand van sinusvormige golven en werkend volgens het synthesizersysteem. In dit geval is het mogelijk, dat in de hogere harmonischen niet-harmonische eigenschappen voorkomen of dat aan deze hogere harmonischen onafhankelijke omhullenden gegeven worden, één en ander om 35 een natuurlijk geluid of verschillende toonkleuren op te wekken.

In bovengenoemde beschrijving werd gebruik gemaakt 80 0 2 0 55 - 15 - van ROM als golfvormdatageheugen ; het is ook mogelijk om in plaats van een ROM een RAM te gebruiken, waarbij de in-houd daarvan in tijd gevarieerd wordt door een aparte CPU (centrale verwerkingseenheid, engels: central processing 5 unit)-regelinrichting of andere soortgelijke middelen teneinde tijdveranderingen van een opgewekt en afgegeven spectrum te verkrijgen.

In bovengenoemd voorbeeld zijn ook de respectievelijke banken van de golfvormdata gelijk gekozen, de in band be-10 perkte bank kan e chter het aantal databemonsteringen kleiner maken.

Bij het vergroten van de verwerkingssnelheid kan ook het aantal kanalen van de golfvormgenerator toenemen. Daar het in dit geval mogelijk is om het frequentiegedeelte van de 15 betreffende kanalen via interfase te koppelen met een lagere snelheid, ontstaat ook de mogelijkheid voor een schakeling of inrichting, die de frequentie aan een generatortoekenner “ toekent, dat wil zeggen een golfvormgenerator.

De uitvinding is uiteraard niet beperkt tot de in het 20 voorafgaande beschreven en in de tekening weergegeven uitvoeringsvormen. Verschillende wijzigingen kunnen in de Ieschreven onderdelen en in hun onderlinge samenhang worden aangebracht, zonder dat daardoor het kader van de uitvinding wordt overschreden.

80 0 2 0 55

Claims (3)

1. Digitale golfvormgenerator, gekenmerkt door a) een inrichting voor het toekennen van de frequentie van een op te wekken signaal? b) een inrichting voor opwekking van eerste data, 5 corresponderend aan de door eerder genoemde inrichting toegekende frequentie; c) een eerste inrichting voor opslag van de eerste data? d) een tweede inrichting voor opslag van de tweede data? e) middelen voor het accumuleren (optellen) van de 10 eerste data en de in de tweede opslaginrichting opgeslagen tweede data, waarna de tweede opslaginrichting het optelre-sultaat van de eerste en tweede data weer opslaat? f) een inrichting voor het opslaan van vooraf bepaalde golfvormdata en voor het opwekken en afgeven van een golf- 15 vormdatasignaal volgens met deze tweede data corresponderede adressignalen; en g) middelen voor het op vooraf bepaalde tijdstippen regelen van elk van bovengenoemde inrichtingen of middelen.

2. Digitale golfvormgenerator volgens conclusie 1, 20 met het kenmerk, dat de toekenningsmiddelen één of meerdere frequenties toekennen, dat de generator een aantal eerste data opwekt, die corresponderen met één of meerdere toegekende frequenties, dat de eerste en tweede opslaginrichting een aantal kanalen bevatten voor het opslaan van de meerdere 25 eerste data en tweede data, die bij de eerste data gevoegd dienen te worden, en dat de regelinrichting elk van bovengenoemde middelen of inrichtingen volgens een tijdverdeling regelt (engels: time sharing control).

3. Generator volgens conclusie 1, met het kenmerk, 30 dat de golfvormdata-opslaginrichting een aantal databanken bevat, die elk dezelfde of verschillende golfvormdata opslaan en tevens?.voorzien zijn van middelen voor ontvangst van de eerste data en voor opwekking en afgifte van een kiessignaal (selecting signal) of in overeenstemming met de eerste data 35 één van genoemde databanken te kiezen. 800 2 0 55