DE1294170B

DE1294170B - Einrichtung zur Nachbildung der Ein- oder Ausschwing-Vorgaenge natuerlicher Orgelpfeifen bei einem elektronischen Musikinstrument

Info

Publication number: DE1294170B
Application number: DEN31432A
Authority: DE
Inventors: Franssen Nico Valentinus
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1966-11-08
Filing date: 1967-10-18
Publication date: 1969-04-30
Also published as: NL6615720A; BE706185A; DE1294170C2; US3525796A; GB1142778A; CH477735A; ES346823A1

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung Schalten der Signale Gatterschaltungen Anwendung, zur Nachbildung der Ein- oder Ausschwing-Vorgänge Bei einer Einrichtung nach der Erfindung kann ein natürlicher Orgelpfeifen bei einem elektronischen die Tonhöhe bestimmendes komplexes Signal dem Musikinstrument mit Generatoren, deren Formant- Formantfilter dauernd zugeführt werden; die Güte filter nachgeschaltet sein können. Unter einem ge- 5 und damit die Amplitude sind dabei im Ruhezustand sonderten Formantfilter ist ein solches zu verstehen, praktisch Null, und der Gütefaktor wird derart gedas sowohl zu einer bestimmten Taste wie zu einer ändert, daß das Ausgangssignal erst nach dem Einbestimmten Stimme gehört, gleichwie eine Pfeifen- drücken der Taste einen erkennbaren Wert annimmt, orgel pro Stimme und pro Taste mindestens eine So erfüllt das Formantfilter zugleich die Funktion bestimmte Pfeife enthalt. io eines Gatters. Bei großen Ausgangssignalen und

Bei einem bekannten elektronischen Musikinstru- niedrigen Rausch- und Brummpegeln wäre es allerment kann die Harmonische enthaltende Spannung dings möglich, daß das Gatter das Signal bei nicht eines Generators einer· Anzahl von in Reihe ge- eingedrückter Taste nicht bis unter die Erkennbarschalteten Schwingungskreisen zugeführt werden, keitsschwelle abschwächt. Dies läßt sich vermeiden, von denen einer auf-'den Grundton und die übrigen 15 wenn nach einer anderen Ausbildungsform der Erauf je eine andere JJarmonische dieses Tones ab- findung das die Tonhöhe bestimmende zusammengestimmt sind, wober 'die Signale von den Schwin- gesetzte Signal erst beim Eindrücken einer Taste dem gungskreisen gesondert abgenommen und in einem Formantfilter zugeführt wird, einstellbaren Verhältnis zur Erzeugung eines be- Bei mit gesonderten Generatoren für jede Taste

stimmten Klanges wieder zusammengefügt werden. 20 und jede Stimme versehenen Musikinstrumenten ge-Der so erhaltene Ton hat schon beim Einschalten hört nach einer besonderen Ausführungsform der eine konstante Klangfarbe; um eine gewisse An- Erfindung das veränderbare Resonanzfilter zu dem näherung an die natürlichen Verhältnisse zu er- die Tonhöhe des Generators bestimmenden Teil, reichen, können Mittel vorhanden sein, durch die sich Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß das Überdie Amplitude des Klanges während des Nieder- 35 sprechen, das der Anzahl schwingender Generatoren drückens der Taste bei unverändertem Klang- direkt proportional ist, viel weniger störend ist als Charakter ändert. bei ununterbrochen arbeitenden Generatoren, ins-

Bei natürlichen Orgelpfeifen ändert sich jedoch die besondere auch dadurch, daß die Frequenzen der mit Klangfarbe des Tones beim Eindrücken und Los- jeder Taste gleichzeitig eingeschalteten Generatoren lassen der Taste. Bei einer als »Spucken« bekannten 30 alle zueinander in harmonischer Beziehung stehen. Erscheinung setzt die_Orgelpfeife zunächst auf einer Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher

Tonhöhe ein, deren Frequenz wenigstens annähernd erläutert. Es zeigt

einer Harmonischen \oder Subharmonischen der Fig. 1 eine Schaltungsanordnung, in der ein die

Grundwelle des kufZ; danach auftretenden end- Tonhöhe bestimmendes komplexes Signal kontigültigen Tones entspricht; diese Grundwelle ist un- 35 nuierlich dem Formantfilter zugeführt wird, mittelbar nach dem Betätigen der Taste zunächst nur Fig. 2 eine Schaltungsanordnung, in der ein die

schwach ausgebildet oder fehlt ganz. Tonhöhe bestimmendes komplexes Signal erst durch

Bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art das Eindrücken der Taste dem Formantfilter zukönnen auch diese Erscheinungen bei einem elektro- geführt wird, nischen Musikinstrument nachgebildet werden, wenn 40 Fig. 3 und 4 Generatoren, die zur Nachbildung gemäß der Erfindung-das Amplitudenverhältnis der von Lippenpfeifen geeignet sind, und Grund- und Oberwellen eines Klanges entweder bei F i g. 5 einen Generator zur Nachbildung von

den Generatoren bzw. bei den Formantfiltern mittels Zungenpfeifen.

eines mit dem Tastenanschlag betätigten Elementes Fig. 1 veranschaulicht eine vereinfachte Form

dadurch verändert wird, daß diese Änderungen ent- 45 einer Schaltungsanordnung, bei der ein die Tonhöhe weder vom Tastenhubweg abhängig sind oder von bestimmendes komplexes Signal kontinuierlich dem diesem unabhängig durch Tastenanschlag zunächst Formantfilter zugeführt wird, das in diesem Falle eingeschaltet und über ein Zeitglied verzögert wirk- durch den aus einer Induktivität L₆ und einem Konsam werden. ' densator C₆ . bestehenden Resonanzkreis gebildet Der Vollständigkeit halber sei bemerkt, daß es be- 50 wird. Der Gütefaktor wird dabei durch das Einkannt ist, die Einschwingvorgänge der Zunge nach- drücken einer Taste, die auf den Schleifer des einzubilden bei einem Generator, bei dem mehrere stellbaren Parallelwiderstandes R_a einwirkt und den hochfrequente Trägerschwingungen einem mecha- Kurzschluß~dieses Widerstandes beseitigt, derart genischen Resonanzelement zugeführt werden, das zu ändert, daß das. Ausgangssignal erst dann einen er-Schwingungen angeregt wird, und die Frequenz der 55 kennbaren Wert erhält. Die hier der Resonanzkurve Trägerschwingung moduliert; durch Demodulation des gedämpften Kreises L₀, C₆ entsprechende Amder Hüllkurve erhält man die tonfrequente Schwin- plituden-Frequenz-Kennlinie des Filters und der gung. Auch ist es bekannt, das Luftrauschen einer Gütefaktor ändern sich also beim Betätigen der Taste Orgelpfeife dadurch nachzubilden, daß einer solchen und stellen sich dann auf einen neuen stabilen Wert Anordnung Rauschspannungen zugeführt werden, 60 ein; nach dem Loslassen der Taste nehmen sie ihre wobei der Erregerkreis als zeitliches Filter wirkt und ursprüngliche Gestalt bzw. den ursprünglichen Wert so den »Anblaseeffekt« stark hervorhebt. Eine beim wieder an.

Niederdrücken der Taste auftretende Veränderung Es dürfte einleuchten, daß der Widerstand R₀

des Planschspektrums wird dabei nicht erstrebt. durch andere Teile ersetzt werden kann, z. B. durch

Bei elektronischen Musikinstrumenten, in denen 65 eine kontinuierlich belichtete CdS-ZeIIe, deren Bemindestens zwölf Tongeneratoren verwendet und die lichtung beim Eindrücken einer Taste verringert Oktavtöne durch Frequenzteilung oder Frequenz- oder beseitigt wird, oder durch einen leitenden Tranvervielfachung erhalten werden, finden häufig zum sistor, der beim Eindrücken der Taste völlig oder

teilweise gesperrt wird. Das veränderbare Formantfilter, das hier als einfacher Resonanzkreis dargestellt ist, das aber erwünschtenfalls auch als Filter mit mehrfacher Resonanz ausgebildet sein kann, erfüllt gleichzeitig die Funktion eines Schalters.

In Fig. 2 wird das Signal erst nach dem Eindrücken der Taste dem aus dem Reihenresonanzkreis L₇, C₇ bestehenden Formantfilter zugeführt, indem die Taste derart auf den Läufer des Widerstandes R₇ einwirkt, daß dieser Widerstand ausgeschaltet wird, so daß der Gütefaktor des Reihenresonanzkreises geändert wird. Auch bei dieser Ausführungsform kann der Widerstand A₇ durch andere Teile ersetzt werden, z. B. durch eine durch das Eindrücken der Taste belichtete CdS-ZeIIe oder durch einen durch das Eindrücken der Taste teilweise oder völlig entsperrten Transistor.

In F i g. 3 besteht das die Frequenz bestimmende Formantfilter aus einem TT-Filter, das aus der den Längszweig des TT bildenden Induktivität L₁ und zwei die Querzweige des TT bildenden Kondensatoren C₁ und C₂ besteht, wobei parallel zum Kondensator C₂ ein Widerstand A₃ geschaltet ist, während ein aus einem Kondensator C₄ und einer Induktivität L₄ bestehender Resonanzkreis vorgesehen ist; diese Induktivität L₄ ist mit dem Verbindungspunkt der Kondensatoren C₁, C₂ und des Widerstandes R₃ verbunden. Der Verbindungspunkt der Induktivität L₁, der Kondensatoren C₂ und C₄ und des Widerstandes R_s ist mit dem Emitter eines Transistors Tr verbunden, dessen Basis einerseits über den Trennkondensator C₅ mit dem Kondensator C₄ und der Induktivität L₄ und andererseits über die Vorspannung der Basis bestimmende Widerstände .R₁ und R₂ mit dem Kollektor des Transistors Tr bzw. mit dem Verbindungspunkt der Kondensatoren C₁, C₂ des Widerstandes R₃ und der Induktivität L₄ verbunden ist, wobei der letztere Verbindungspunkt an der positiven Klemme der Speisespannung liegt. Die andere Klemme der Speisespannung ist über einen Schalter^, der beim Eindrücken einer Taste geschlossen wird, mit dem Kollektor des Transistors Tr verbunden.

In der Schaltungsanordnung nach F i g. 4 ist die Reihenschaltung von L₁ und C₁ nicht zum Kondensator C₂, sondern zur Induktivität L₄ parallel geschaltet".

Diese Systeme haben zwei Resonanzfrequenzen, die derart bestimmt werden, daß das Verhältnis χ dieser Frequenzen wenigstens annähernd eine vorzugsweise kleine ganze Zahl, insbesondere 2 für eine offene Pfeife und 3 für eine gedeckte Pfeife, ist. Durch passende Wahl der Werte der Kapazitäten, Induktivitäten und Widerstände einschließlich der Verlustwiderstände können die Anschwing-Zeitkonstanten (Inkremente) der Schaltungsanordnung für die beiden Resonanzfrequenzen ein wenig unterschiedlich gewählt werden, derart, daß dann die Frequenz des Oszillators nach dem Eindrücken der Taste von der einen auf die andere Resonanzfrequenz übergeht. Die Wahl der Schaltelemente bestimmt so das Ansprechen der Pfeife und der Formanten unmittelbar beim Anschlagen der Taste und im anschließenden Dauerzustand. Wenn der Widerstand R₃ einstellbar ist, kann das Verhältnis zwischen den Anschwing-Zeitkonstanten derart eingestellt werden, daß das Spucken in einem gewünschten Maße auftritt.

Die Schaltungsanordnung nach Fig.5 ist insbesondere zur Nachbildung von Zungenpfeifen geeignet. In dieser Schaltungsanordnung wird die Speisespannung über einen von der Taste betätigten Schalters einem KondensatorC₂ zugeführt, wobei der Verbindungspunkt dieses Kondensators einerseits mit dem Kollektor des Transistors Tr und andererseits mit der Induktivität L₄ verbunden ist, deren anderes Ende über einen Trennkondensator C₅ an der Basis des Transistors Tr liegt, die einerseits über einen Widerstand R₁ mit dem Kollektor und andererseits über einen Widerstand R₂ mit der anderen Klemme der Speisespannung verbunden ist. Der Verbindungspunkt der Induktivität L₄ und des Trennkondensators C₅ liegt über einen Kondensator C₄ am Parallelresonanzkreis, der durch die Induktivität L₁, den Kondensator C₁ und den Emitter des Transistors Tr₁ gebildet wird. Das andere Ende des Parallelresonanzkreises ist mit dem Widerstand R₂ und dem Kondensator C₂ verbunden. Der einfache Resonanzkreis, der durch die Induktivität L₁ und den Kondensator C₁ gebildet wird, kann naturgemäß auch mehrfach ausgebildet sein.

Beim Eindrücken einer Taste wird der Kondensator C₂ über einen Widerstand R₃ aufgeladen, wodurch die Gleichspannung des Generators allmählich zunimmt und sich somit die Steilheit des Transistors langsam ändert, so daß insbesondere beim Einsatz starke nichtlineare Effekte auftreten, die für eine Zungenpfeife kennzeichnend sind.

Da insbesondere bei Regalstimmen keine harmonische Beziehung zwischen den Resonanzfrequenzen der Becher und der Zungen zu bestehen braucht, sollen auch die Verhältnisse der Resonanzfrequenzen nicht immer genau kleine ganze Zahlen sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Nachbildung der Ein- oder Ausschwing-Vorgänge natürlicher Orgelpfeifen bei einem elektronischen Musikinstrument mit Generatoren, denen Formantfilter nachgeschaltet sein können, dadurch gekennzeichnet, daß das Amplitudenverhältnis der Grund- und Oberwellen eines Klanges entweder bei den Generatoren bzw. bei den Formantfiltern mittels eines mit dem Tastenanschlag betätigten Elementes dadurch verändert wird, daß diese Änderungen entweder vom Tastenhubweg abhängig sind oder von diesem unabhängig durch Tastenanschlag zunächst eingeschaltet und über ein Zeitglied verzögert wirksam werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Tonhöhe bestimmendes komplexes Signal dem Formantfilter kontinuierlich zugeführt wird und daß dessen Gütefaktor beim Eindrücken der Taste derart geändert wird, daß das Ausgangssignal erst dadurch einen erkennbaren Wert erhält.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Tonhöhe des Generators bestimmendes Resonanzfilter verändert wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Resonanzfilter zwei Resonanzfrequenzen aufweist, deren Anschwing-

Zeitkonstanten sich etwas unterscheiden, derart, daß eine Resonanzfrequenz die endgültige Tonhöhe des Generators bestimmt und die höhere(n) Resonanzfrequenz(en) den bzw. die endgültigen Formanten bestimmt bzw. bestimmen.

5. Einrichtung nach Anspruch I₅ 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in ihrem Amplitudenverhältnis geänderten Frequenzen sich wenigstens annähernd wie kleine ganze Zahlen, z. B. 1:2 oder 1:3, verhalten.

6. Einrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den Gütefaktor beeinflussende Widerstand eine Cadmium-Sulfid-Zelle ist, deren Belichtung beim Eindrücken der Taste verändert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen