NO802901L - Elektronisk musikkinstrument med lang etterklangstid - Google Patents

Abstract

I forbindelse med et elektronisk musikkinstrument med minst én kanal som fører et elektrisk signal til å fremskaffe lyder med lang etterklangstid, gis der anvisning på midler til å redusere uønsket støy når lydstyrken er forholdsvis liten. Til dette formål foreslås der at hver av i det minste en flerhet av de nevnte kanaler omfatter et automatisk volumkontrollorgan styrt av et styresignal med en tidsavhengig karakteristikk i likhet med den for omhyllingen av det styrte elektriske signal i selve kanalen. Volumkontrollorganet justerer kanalens overføringsfunksjon på en frekvensavhengig måte, idet et styresignal med lav amplitude begunstiger de signifikante deler av overføringsfunksjonen i det frekvensbånd hvor høresansen nominelt er skarpest over frekvensbåndet eller -båndene hvor høresansen er nominelt svak.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et elektronisk musikkinstrument med minst én kanal som fører et elektrisk signal for å fremskaffe lyder med lang etterklangstid.

Der er kjent lignende elektroniske musikkinstrumenter,

f.eks. et elektronisk musikkinstrument som imiterer et strenginstrument med tangenter, f.eks. piano og spinett. Med de kjente elektroniske musikkinstrumenter av nevnte type har man det problem at den musikalske lydkvalitet synes å være utilfredsstillende hver gang lydstyrken er forholdsvis lav. Forholdet er at denne utilfredsstillende lydkvalitet er resultatet av tilfeldige signaler, f.eks. summing som skriver seg fra den elektriske tilførsel og interferens. Videre kan den utilfredsstillende lydkvalitet forårsakes av støysignaler og forstyrrende signaler som skyldes elektroniske bryteelementer, og ved kapasitivt og/eller induktivt koblet krysstale, eller til og med ad galvanisk vei fra gene-rator systemene inn i instrumentet. I virkeligheten har således elektroniske musikkinstrumenter av nevnte type et meget begrenset dynamisk område.

Den foreliggende oppfinnelse skaffer en løsning på det

nevnte problem. Et elektronisk musikkinstrument av den innlednings-vis angitte art er ifølge oppfinnelsenkarakterisert vedat hver av i det minste en flerhet av de nevnte kanaler omfatter et automatisk volumkontrollorgan styrt av et styresignal med en tidsavhengig karakteristikk i likhet med den for omhylningen av det styrte elektriske signal i selve kanalen, idet volumkontrollorganet justerer kanalens overføringsfunksjon på en frekvensavhengig måte, idet et styresignal med forholdsvis lav amplitude begunstiger de signifikante deler av overføringsfunksjonen i det frekvensbånd hvor høresansen nominelt er skarpest over frekvensbåndet eller

-båndene hvor høresansen nominelt er svak.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet ved hjelp

av en rekke utførelsesformer. Beskrivelsen viser til tegningen.

Fig. 1 viser i forbindelse med et diagram over lydstyrke

i forhold til tid lydstyrkekarakteristikken for en strengeinstrumentlyd fra det tidspunkt hvor lydstyrken er maksimal.

Fig. 2 viser skjematisk en direkte spenningsstyrt frekvensavhengig forsterker som en utførelsesform for oppfinnelsen. Fig. 3 viser skjematisk et spenningsstyrt frekvensavhengig dempeledd som en utførelsesform for oppfinnelsen. Fig. 4 viser en utførelsesform for et automatisk volum-

kontrollorgan ifølge oppfinnelsen.

Fig. 5 viser en utførelsesform for et automatisk volumkontrollorgan som er en variasjon av utførelsesformen vist på

fig . 4 .

Fig. 5A viser en detalj ved apparatet vist på fig. 5.

Fig. 6 viser en ytterligere utførelsesform for et automatisk volumkontrollorgan i henhold til oppfinnelsen. Fig. 1 viser lydstyrke- eller volumkarakteristikken for en strengeinstrumentlyd fra det tidspunkt t^ hvor lydstyrken er maksimal. Ved tidspunktet tg har amplituden verdien A. Lyden avtar og mot slutten er amplituden ved tidspunkt t^ praktisk lik null. Ved at man under reduksjonen av lyden varierer over-føringsfunksjonen i den kanal som fører det elektriske signal som fremskaffer lyden, kan det dynamiske område for denne kanal påvirkes gunstig. Ved tidspunkt t^hvor det elektriske signals amplitude svarer til amplituden B for den fremskaffede lyd, blir der initiert en gradvis påvirkning av signalet i den hensikt å undertrykke forstyrrende støy og uønskede signaler proporsjonalt med den ytterligere reduksjon av lydstyrken. Det elektriske signal som fremskaffer lyden, levnes intakt i størst mulig utstrekning. Dessuten vil f.eks. klikkinger fra filtertrinn som plutselig kobles inn, bli eliminert. Ved tidspunkt ^ 2 og således ved en amplitude C vil reduksjonen pga. selektiv dempning av støy og uønskede signaler være vesentlig mer frem-herskende enn ved tidspunktet t^. Tidsintervallet, bestemt ved tidspunktene.tg og t^, har en varighet.som kan strekke seg fra 0,1 til 30 sekunder avhengig av egenskapene hos det imiterte instrument.

På fig. 2 blir det riktig filtrerte signal eller signalet fra tangentinstrumentet uten strenger tilført klemmen 1. Dette signal blir via ledningen 2 tilført inngangen til en DC-spenningsstyrt frekvensavhengig forsterker 7, også betegnet med G.G.F.A.V. Utgangen fra forsterkeren omfatter en ledning 5 på hvilken signalet fra tangentinstrumentet opptrer på nytt for å behandles videre via klemmen 6. Forsterkeren 7 vil når den ikke er styrt via ledningen 4 med et signal fra en AC/DC-omformer 8, utøve full-stendige frekvenskorreksjoner som er nødvendige for å undertrykke alle tilfeldige støysignaler. Når et musikksignal tilføres klemmen 1, vil det bli likerettet og etter valg bli forsterket via AD/DC-omformeren 8. Den resulterende spenning styrer via ledningen 4 forsterkeren 7 som nå ikke lenger utøver noen korreksjoner og vil la inn-signalet fra klemmen 1 passere uten noen frekvensavhengig korreksjon. Imidlertid, når signalamplituden ved klemmen 1 avtar, blir DC-spenningen på ledningen 4 også redusert. I den forbindelse blir forsterkeren 7 justert på nytt og frekvenskorreksjon gjenopptas, idet frekvenskorreksjonen undertrykker de tilfeldige støysignaler på ledningen 2 og skaffer et korrigert signal på ledningen 5. Jo mindre signalamplituden er ved klemmen 1, jo lavere er likespenningen på ledningen 4 og frekvenskorreksjonen i forsterkeren 7 øker tilsvarende. Den metode som er beskrevet ovenfor skaffer en utvidelse av det dynamiske område, idet der benyttes et forsterkertrinn (G.G.F.A.V. 7) som opererer på en.frekvensavhengig måte. Den frekvensavhengige korreksjon begynner først når signalamplituden for musikksignalet blir så liten at de tilfeldige støysignaler ikke lenger er maskerte, og frekvenskorreksjonen øker proporsjonalt med reduksjonen av den opprinnelige musikksignalamplitude.

Det DC-spenningstyrte frekvensavhengige dempeledd som er

vist på fig. 3, virker hovedsakelig på samme måte som forsterkeren vist på fig. 2. Henvisningstallene svarer til dem på fig. 2. Forskjellen i kretsoppbygningen er å finne i det DC-spenningsstyrte frekvensavhengige dempeledd G.G.F.A.A. 9. Frekvenskorreksjon ut-øves her på basis av et dempeleddprinsipp. Ved utførelsesformen på. fig. 2 ble frekvenskorreksjonen utøvet ved gradvis avtagende forsterkning i forsterkertrinnet G.G.F.A.V. 7 ved forhåndsvalgte frekvenser, slik at tilfeldige lydsignaler ble eliminert. Ved utførelsesformen på fig. 3 blir frekvenskorreksjon utøvet ved dempning av uønskede støysignaler. Når musikksignalet har sin maksimale verdi ved klemmen 1/2/3, bevirkes der ingen vesentlig dempning. På den annen side når der ikke opptrer noe musikk-instrumentsignal ved klemmen 1/2/3, er dempningen av frekvensene maksimal for å undertrykke de sekundære støysignaler. Styringen av dempéleddet G.G.F.A.A. 9 finner også sted via en AC/DC-omformer som tilfører styrespenningen for det frekvensavhengige dempeledd. Når der ikke opptrer noe signal på ledningen 4, utøver dempéleddet

9 en maksimal dempning av de uønskede støysignaler. Ved et maksimalt signal på klemmen 1/2/3 sløyfes den frekvenskorrigerte dempning, men ved etterfølgende avtagende amplitude øker den frekvenskorrigerte dempning og når til slutt sitt maksimum når signal amplituden ved klemmen 1/2/3 er blitt så liten at den kan neglisjeres.

På fig. 4 er der vist en utførelsesform for en lydstyrke-kontrollkrets med en del 101 av den elektriske lydgeneratorkanal, idet lydstyrkekontrollkretsen virker inn på overføringsfunksjonen for kanaldelen. Via et potensiometer 102 blir signalspenningen i kanalen 101 delvis tilført en operasjonsforsterker 103 som i form av en buffer fører signalspenningsdelen til et likerettings-trinn bestående av en diode 104 og en kondensator 105. Den likerettede signalspenning som er omhylningen av signalspenningsdelen, tilføres basis hos en transistor 107 via en motstand 106. Ved starten av signalbølgeformen som tjener til å frem-

skaffe en lyd for f.eks. et strenginstrument, bringes transistoren 107 forholdsvis raskt til sin ledende tilstand. Justeringen av transistoren 107 er nå valgt slik at ved en verdi av den spenning som tilføres fra likerettingstrinnet svarende til amplituden B

på fig. 1, vil ledeevnen for transistoren 107 begynne å avta. Ledeevnen avtar ytterligere sammen med senkningen av den avtagende elektriske signalbølgeform som tilføres basisen hos transistoren 107. Således virker transistoren 107 som en lineær omformer som reversert reproduserer helningen av den tilførte signalbølgeform

i signalet som tilføres av omformeren, men med utgangspunkt i en forhåndsbestemt verdi av amplituden for den tilførte signalbølge-form avhengig av tonehøyden og den lyd som.er forbundet med kanaldelen 101 under hensyntagen til det menneskelige øres normale følsomhet for denne tonehøyde.

Utgangssignalet fra omformeren blir benyttet som et DC-spenningsstyresignal for et filter som kan varieres med hensyn

til sin frekvenskarakteristikk og omfatter en motstand 112 i kanaldelen 101, en kondensator 111 og en transistor 110. Styresignalet som tilføres fra omformeren ved full ledningsevne,

er altfor liten til å holde transistoren 110 i ledende tilstand.

Når styresignalet øker, antar transistoren 110 gradvis sin ledende tilstand og det proporsjonalt med reduksjonen av styresignalet ifølge ampiitudereduksjonen av det avtagende lydgenererende signal i kanaldelen 101 som fremskaffet via operasjonsforsterkeren 103. Hermed vil grensefrekvensen for RC-leddet bestående av mot-standen 112 og kondensatoren 111 bli beveget nedover, slik at utgangsklemmen 113 fra kanalen 101 leverer en signalbølgeform som er fri for uønskede signaler i henhold til at det annet reproduserende signal i selve kanaldelen 101 blir mindre.

Utgangsklemmene 114 og 115 som begge er forbundet med utgangstransistoren 107, kan brukes til forbindelse med og styring av et lignende filtertrinn som trinnet 9, 10, 11, 12 skjønt i en forskjellig lydsignalgenererende kanal.

Styrekretsen ifølge fig. 4 brukes ved en kanal 101 som fører en gruppe av tonesignaler svarende f.eks. til en oktav. Det samme kan sies om den lydstyrkestyrekrets som er vist på fig. 5.

Lydstyrkestyrekretsen i henhold til fig. 5 er en modifikasjon av lydstyrkestyrekretsen vist på fig. 4 og samme henvisningstall er benyttet for tilsvarende deler. Operasjonsforsterkeren 103 virker som en bufferkrets, omfatter et tilbakekoblingsorgan som kan justeres ved hjelp av et potensiometer 118. Videre blir utgangssignalet fra likerettertrinnet 104, 105 tilført et potensiometer 116 og det nedtrappede signal tilføres en integrert krets 129

av typen TCA 74 0 som virker som et dobbelt DC-spenningsstyrt lyd-styrkestyreorgan til styring av lydstyrken i to stereokanaler.

I det foreliggende tilfelle blir den dobbelte krets benyttet til styring av overføringsfunksjonen i to like nettverk, henholdsvis 122 og 127, idet begge omfatter en kanal 101 serieforbundet og i serie med utgangsklemmen 113 i kanal 101.

På fig. 5a er nettverket 122 vist i detalj. Forbindelses-ledningene 123, 124 og 125 fra nettverket 122 til den integrerte krets 129 blir derfra forbundet med terminaler av typen TCA 740-krets angitt ved henholdsvis 13, 14 og 15. I et typisk eksempel har

kondensatorene 131 og 134 i nettverket 122 hver en verdi på 1,8 nF og motstandene 130, 132, 133 og 135 har hver en verdi på 39 kohm. Nettverket 127 er make til nettverket 122. Hvert av nettverkene resulterer i en støyundertrykkelse på opptil 12 dB når der benyttes hele skalaen for styreorganet eller potensiometeret 116. Således kan støyundertrykkelsen ha en verdi på totalt 24 dB hvilket øker det dynamiske område for utgangskanalen 101 vesentlig. Den variable motstand 118 i tilbakekoblingssløyfen forbundet med operasjonsforsterkeren 103 tjener til å tilpasse signalnivået i denne bufferkrets. til et signalnivå i kanalen 101 og justeringen av potensiometeret 116 er innrettet til selektering av det signalnivå under hvilket støy kan avføles.

Fig. 6 viser en annen løsning på problemet, ved en ut-førelsesform som kan passende brukes i en kanal for fremskaffelse av bare en eneste lyd. Mellom klemmene 141 og 142 i en slik kanal er der anordnet to dioder 143 og 144 tilhørende en diodeport som kan åpnes ved tilføring til de to katoder med felles forbindelses-punkt for diodene, hvis brytespenning har en bølgeform svarende til den for omhylningen av selve lydsignalet, som vist på fig. 6, ved inngangsklemmen 14 5 som via en motstand 146 er forbundet med katoden hos diodene 143 og 144, idet katodene er jordet via en kondensator 148. Valget av kapasitet for kondensatorene 148 er relatert til den dynamiske motstand for små signaler for dioden 143 som sammen med kondensatoren 148 danner et RC-ledd. Det er innlysende at frekvensen for det lydgenererende signal i kanal 141/142 må tas hensyn til. En betingelse for en sunn drift av kretsen vist på fig. 6 er at signalkilden har lav indre motstand.

Claims (5)

1. Elektronisk musikkinstrument med minst én kanal som fører et elektrisk signal for å fremskaffe lyder med lang etterklangstid, karakterisert ved at hver av i det minste en flerhet av, slike kanaler omfatter et automatisk volumkontrollorgan styrt av et styresignal med en tidsavhengig karakteristikk i likhet med den for omhylningen av det styrte elektriske signal i selve kanalen, idet volumkontrollorganet justerer kanalens overføringsfunksjon på en frekvensavhengig måte, idet et styresignal med forholdsvis lav amplitude begunstiger de signifikante deler av overføringsfunksjonen i det frekvensbånd hvor høresansen nominelt er skarpest over frekvensbåndet eller -båndene hvor høre-sansen nominelt er svak.

2. Instrument som angitt i krav 1, karakterisert ved at volumkontrollorganet omfatter en inngang som er ført til en likeretter og et styrbart filternettverk som er forbundet med kanalen i serie med utgangen derfra, idet det styrbare filternettverk mottar det likerettede inngangssignal til volumkontrollorganet som et styresignal, samtidig som inngangssignalet avgrenes fra en kanal.

3. Instrument som angitt i krav 2, karakterisert ved at styreinngangen til filternettverket omfatter et inverteringstrinn.

4. Instrument som angitt i krav 3, karakterisert ved at volumkontrollorganet omfatter en flerhet av styrbare filternettverk, hvert for en separat kanal, i tillegg til filternettverket i den kanal som inngangssignalet avgrenes fra.

5. Instrument som angitt i krav 1, karakterisert ved at.det automatiske volumkontrollorgan i en diodeportkrets for styrt overføring av et generatorsignal i en kanal mot et reproduserende utgangsorgan omfatter bruken av, ved hjelp av en passende avslutning via en kondensator, den ene diode som gene-ratorsignalet tilføres via, idet verdien av avslutningskondensatoren velges så stor at den dynamiske diodemotstand og kondensatoren skaffer den ønskede overføringsfunksjon når diodeportkretsen har en forholdsvis liten åpning under styring av styresignalet.