Die Erfindung betrifft ein elektronisches Musikinstru
ment mit eine/n Phasenwinkelsig de im Zeitmultiplexbetrieb
erzeugenden Phasenwinkelgenerator. dessen Phasenwinkelsignale sich jeweils /u vorbestimmten Ab
tastzeitpunkten eines konstanten Intervalls mit einer der Frequenz des zu erzeugenden T'jnes entsprechen
den Anderungsrate von einem ersten Weit bis zu einem
zweiten Wert fortschreitend ändern, und einem Tonge nerator zur Erzeugung von Tonsignalen auf der Basis
des fortschreitenden Wertes der Phasenwinkclsignalc.
Bei derartigen Musikinstrumenten werden die WeI
lenformen von Tönen durch Aneinanderreihen abgcta steter Amplitudenwerte erzeugt. Die Abtastung crfolgl
mit konstanten Abtastintervallcn. Hierbei gibt es die folgenden beiden Systeme zur Erzeugung von Tönen
durch Amplitudenabtastung: Das erste System (DE-OS 45 518) besteht darin, die Abtastung unabhängig von
der Frequenz des zu erzeugenden Tones mit konstanter Abtastfrequenz vorzunehmen, und bei dem zweiten System
ist die Abtastfrequenz mit der Frequenz des zu
erzeugenden Tones synchronisiert. Bei dem ersten System
ist das Verhältnis zwischen der Tonfrequenz und der Abtasifrequenz im allgemeinen nichtganzzahlig.
Daher wird, wie sich aus der Abtasttheorie ergibt, ein zusätzliches Rauschen erzeugt, das nicht mit der Tonfrequenz
harmonisiert ist Aus diesem Grund erfordert das System eine Einrichtung zur Reduzierung des zusätzlichen
Rauschens und das Musikinstrument wLrd insgesamt größer. Ancererseits hat das genannte System den
Vorteil, daß infolge der konstanten Abtastfrequenz im Zeitmultiplexbetrieb gearbeitet werden kann, d. h. daß
ein einziges System zur Abtastung mehrerer Tonwellenformen mit unterschiedlichen Tonhöhen benutzt
werden kann, um die Tonerzeugung wirtschaftlicher zu machen. In dem zweiten System ist die Tonfrequenz mit
der Abtastfrequenz harmonisiert und die frequenzbezogenen Komponenten sind ebenfalls mit der Tonfrequenz
harmonisiert, so daß kein Fremdrauschen entsteht. Das zweite System hat daher den Vorteil, daß
keine zusätzliche Einrichtung zur Reduzierung des Fremdrauschens erforderlich ist. Da jedoch für Töne
mit unterschiedlichen Tonhöhen verschiedene Abtastfrequenzen benutzt werden müssen, ist das zweite System
außerstande, die Tonbildung im Zeitmultiplexbetrieb durchzuführen. Das zweite System erfordert daher
mehrere parallelarbeitende Tonbildungssysteme in einer Anzahl, die der Zahl der gleichzeitig zu erzeugenden
Töne entspricht, und dies hat eine entsprechende Größe
der Vorrichtung zur Folge.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektronisches Musikinstrument der eingangs genannten Art zu schaffen,
bei dem das Fremdrauschen durch Harmonisierung der Tonfrequenz mit der Abtastfrequenz vermieden wird.
Das elektronische Musikinstrument nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Rücksetzschaltung,
die den Wert des Phasenwinkelsignals in jeder Abtastzeit
bei Erreichen des zweiten Wertes auf den ersten Wert zurücksetzt.
Der Phasen-vinkelwert verändert sich mit Ausnahme
der Abtastzeiten, in denen die Rücksetzung auf den ersten
Wert stattfindet, mit konstanter Rate. Er durchläuft
daher repetierend treppenförmig den Bereich von dem ersten Wert bis zum zweiten Wert, wobei ein Zyklus das
Intervall von einem Rücksetzvorgang bis zum nächsten Rücksetzvor°ang darstellt. Da das Rürkset/en synchron
mit einer bestimmten Abtastzeit erfolgt, ist der Wiederholungszyklus
des Phasenwinkelwertes mit der Abtast-/cit
synchronisiert. Mit anderen Worten: das Verhältnis der Wiederholfrequenz der Phasenwinkelwerte und der
Abtastfrcquenz ist ein ganzzahliges Verhältnis. Als Folge
hiervon wird die Frequenz eines in Abhängigkeit von den Pha"-enwinkelwerten durch Amplitudenabtastung
erzeugten Tones mit der Abtastfrequenz harmonisiert. so daß Fremdriiuschjn vermieden wird. Da die Interval-Itder
Abtastzeiten unabhängig von der Frequenz des zu bildenden Tones konsi.int sind, können mehrere Tone
im Zeitmultiplexbetrieb gleichzeitig gebildet werden. Line Bedingung zur einfachen Ausführung der gleichzeitigen
Bildung mehrerer Töne im Zeitmultiplexbetrieb besieht darin, daß die Wiederholfrequenzen der
einzelnen Kanalzeiten konstant sind, d. h. daß die Intervalle der Abtastzeiten der Multiplexkanäle konstant
sind. Diese Bedingung kann durch die Erfindung, nach der die Intervalle der Abtastzeiten unabhängig von der
Frequenz des zu bildenden Tones konstant gemacht werden können, erfüllt verden. Auf die beschriebene
Weise kann sowohl das Frerndrauschen vermieden, als auch die gleichzeitige Bildung mehrerer Töne im Zeitmultiplexbetrieb
mit einer einfachen Konstruktion erreicht werden, was zu einer kompakteren Konstruktion
des Musikinstruments und zu geringeren Herstellungskosten führt.
Bei einer Abtast-Zeitsteuerung, bei der der Phasenwinkeiwert
zwangsweise rückgesetzt wird, ergibt sich eine andere Veränderungsrate des Phasenwinkelwertes
als bei anderen Abtast-Zeitsteuerungen. Dieser Unterschied liegt darin begründet, daß der Phasenwinkelwert,
ίο der sonst eine andere Größe erreicht haben würde,
zwangsweise auf einen vorbestimmten ersten Wert rückgesetzt wird, der festliegt. Die Folge hiervon ist
eine Abweichung im Fortlauf des Phasenwinkelwertes zu der betreffenden Abtastzeit, zu der ein Übertrag erzeugt
worden ist, und dies führt zu einer Veränderung der Tonfrequenz und einer Verformung der Wellenformkurve.
Dieser nachteilige Effekt kann jedoch durch Erhöhung der Abtastfrequenz in seinen Auswirkungen
so gering gehalten werden, daß er in der Praxis keine Schwierigkeiten verursacht.
Die Erfindung schafft ferner ein eiextrinisches Musikinstrument,
bei dem die Abtastfrequenz selbst in dem Fall erhöht werden kann, daß eine Tonerzeugungseinrichtung
benutzt wird, bei der eine Hochgeschwindigkeitsopc^tion
schwierig durchzuführen ist. Dies geschieht dadurch, daß das synchron mit der Hochgeschwindigkeitsabtastung
erzeugte Phasenwinkelsignal in einen Phasenwinkelwert mit Niedriggeschwindigkeits-Zeitsteuerung
umgesetzt wird. Die Tonwellenform-Amplitudenwerte werden auf der Basis des Niedriggeschwindigkeits-Phasenwinkelsignals
erzeugt und diese Tonwellenform-Amplitudendaten werden in Daten mit Hochgeschwindigkeits-Abtastfolge umgesetzt.
Das mit Hochgeschwindigkeits-Abtastfolge erzeugte Phasenwinkelsignal wird in der oben beschriebenen
Weise synchron mit den Abtastzeiten periodisch rückgesetzt, wobei die Wiederholfrequenz der Phasenwinkelwerte
mit der Frequenz der Hochgeschwindigieitsabtastung synchronisiert wird. Die Tonwellenform-Amplitudenwerte
werden zu jedem Abtastzeitpunkt, zu dem das mit der Hochgeschwindigkeits-Abtastfrequenz
harmonisierte Phasenwinkelsignal einen vorbestimmten Phasenzustand erreicht hat. wieder abgetastet wodurch
die Frequenz des durch diese Tonwellenform-Amplitudendaten erzeugten Tones exak; mit der Abtastfrequenz
harmonisiert wird.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher
erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild der Gesamtkonstruktion des elektronischen Musikinstruments,
*· i g. 2 ein Zeitdiagramm der Zeitsteuerung der einzelnen
Kanäle und verschiedener Steuersignale aus F i g. I.
Fig 3 ein Blockschaltbild eines Akkumulators zur
Erzeugurg von Phasenwinkeldaten in F i g. 1,
F i g. 4 ein Zeitdifjramm zur Erläuterung der Operation
des Akkumulators nach F i g. 3.
Fig.5 ein Blockschaltbild einer anderen Ausfuhrungsform
des elektronischen Musikinstruments,
F i g. 6 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Operation des Akkumulators zur Erzeugung der Phasenwinkeldaten
bei dem Aus'ührungsbeispiel nach F i g. 5,
F i g. 7 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgenden Umwandlung der
KanalZeilsteuerung auf niedrige Geschwindigkeit,
Fig.8 ein Blockschaltbild des Tonerzeugungsteiles
dieses Ausführungsbeispiels, und
F i g. 9 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Operation des Tonerzeugungsteiles aus F i g. 8.
Gemäß Fig. 1 ist eine Erkennungsschaltung 12 für gedrückte Tasten an eine Tastatur 11 angeschlossen.
Die Erkennungsschaltung 12 erkennt eine oder mehrere an der Tastatur 11 gedruckte Tasten und liefert für jede
dieser gedrückten Tasten ein digitales Tastenwort an eine Tastenzuordnungsschaltung 13. Die Tastenzuordnungsschaltung
13 ordnet die Erzeugung des Tones einer gedrückten Taste einem von mehreren Kanälen zu
und gibt jeweils /u der Zeit des betreffenden Kanals ein
aus mehreren Bits bestehendes Tastenwort KC aus, das diejenige Tasten angibt, die dem betreffenden Kanal
zugeordnet worden ist. sowie ein aus einem Bit bestehendes Anschlagsignal KON. das angibt, ob die Taste
noch gedruckt oder bereits losgelassen worden ist. Die Zeiten fur die jeweiligen Kanäle werden im Zeitmultipiexbemeu uncci Syiiciiruiujiciuiig uutCn einen impülstakt
Φη des Systems zyklisch gebildet. Die Beziehung
zwischen den Impulsen des Impulstaktes Φο und den
jeweiligen Kanalzeiten ist in F i g. 2 dargestellt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel treten acht Kanalzeiten
nacheinander zyklisch auf.
Das von der Tastenzuordnungsschaltung 13 ausgege
bene Tastenwort KC wird einer Frequenzzahlentabelle 14 zugeführt. In der Frequenzzahlentabelle 14 sind Konstante
vorgespeichert, die den Tonfrequenzen der jeweiligen Töne proportional sind, d. h. Konstante, die
dem Fortgang der '""hase pro Zeiteinheit entsprechen
und die im Folgenden als »Frequenzzahlen« bezeichnet werden. Die Frequenzzahlentabelle 14 enthält für jedes
ihr als Adressensignal zugeführte Tastenwort KC eine Frequenzzahl F. Die Frequenzzah'en Ffür die gedrückten
Tasten, die den jeweiligen Kanälen zugeordnet worden sind, werden im Zeitmultiplexbetrieb aus der Tabel-
Akkumulator 15 zugeführt.
Der Akkumulator 15 berechnet repetierend die Frequenzzahl F für denselben Kanal in regelmäßigen Zeitabständen,
und zwar entweder durch Addition oder Subtraktion. Im vorliegenden Fall sei angenommen, daß
bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Addition erfolgt. Der Akkumulator 15 gibt für jeden der
Kanäle als Ergebnis der Rechnung Phasenwinkeldaten qF* aus. Das Bezugszeichen q bezeichnet eine ganze
Zahl, die die Nummer des jeweiligen Wiederholungsvorganges bezeichnet und die sich im Verlauf der
gleichmäßigen Rechenzeit in der Form 1, 2, 3... verändert. Der Akkumulator 15 arbeitet nach einem bestimmten
modulo (ζ. Β. modulo M). Dieses modulo entspricht einem Phasenwinkel "Li, so daß der Phasenwinkelwert
qF* bis zu dieser modulo-Zahl M, die den Maximalwert bildet, repetierend aufaddiert wird.
Wenn, allgemein ausgedrückt, ein akkumulierter Wert (qF) eines Akkumulators, der modulo M arbeitet,
die modulo-Zahl M übersteigt, d. h. wenn das Rechenergbnis überfließt entspricht der in dem Akkumulator
verbleibende Wert der Differenz, die durch Subtrahieren der modulo-Zahl M von dem akkumulierten Wert
(qF) entstanden ist. und somit einem Wert qF, der aus Stellen besteht die niedrigwertiger sind als die modulo-Zahi
M. Bei der nächsten Rechenzeit wird die Frequenzzahl F diesem übriggebliebenen Wert (qF), bei der es
sich um eine Bruchzahl von F, die kleiner ist als Fhandelt.
hinzuaddiert Als Folge hiervon wird die Frequenz des Akkumulationswertes qF gleich der durch die Frequenzzahl
F repräsentierten Frequenz. Andererseits weicht die Wiederholfrequenz des Akkumulationswertes
qFvon der Folgefrequenz der regulären Rechenzeiten (d. h. der Abtastfrequenz) ab, d. h. die Wjederholfrcquenz
des Akkumulationswertes wird unharmonisch zur Abtastfrequenz. Die Wiederholfrequenz der von
dem Akkumulator 15 in Fig. I ausgegebenen Phasenwinkeldaten
qF* ist generell gleich der durch die Frequenzzahl F repräsentierten Frequenz und sie ist nicht
mit der Abtastfrequenz harmonisiert. Nach der Erfindung wird jedoch die Wiederholfrequenz der tatsächlich
erhaltenen Phasenwinkeldaten qF* mit der Abtastfrequenz harmonisiert. indem Vorkehrungen getroffen
werden, um denjenigen Wert, der beim Überfließen des
Rechenergebnisses überbleibt, zwangsweise ruck/useizen.
Zu diesem Zweck wird ein Übertragssignal CA des Akkumulators 15 über eint- Leitung 60 auf einen Rück
setzeingang RST dieses Akkumulators gegeben Das
Übertragssignal CA wird erzeugt, wenn das Rechener gebr.is im Akkumulator !5 überfücß:.
Ein Ausführungsbeispiel des Akkumulators 15 ist in
Fig. 3 dargestellt. Dieser Akkumulator enthält ein
Schieberegister 16 und einen Addierer 17. Er addiert (ur jeden Kanal die betreffende Frequenzzahl F im Zeitmultiplexbetrieb
kumulativ auf. Das Schieberegister 16 enthält entsprechend der Anzahl der Kanäle acht Stufen
und wird von dem Impulstakt Φο des Systems getaktet.
Dieses Schieberegister 16 speichert das akkumulierte Ergebnis. J. h. den Phasenwinkelwert qF*. für jeden Ka
nal. Die Werte qF* für die Kanäle werden aus der Endstufe
im Zeitmultiplexbetrieb ausgegeben. Der Wert qF* am Ausgang des Schieberegisters 16 wird auf den
einen Eingang des Addierers 17 rückgekoppelt. Der Addierer 17 empfängt an seinem anderen Eingang die aus
der Frequenzzahlentabelle 14 im Zeitmultiplexbetrieb ausgelesenen Frequenzzahlen F. Die Kanalzeit des vorhergehenden
Akkumulationsergebnisses des Phasenwinkelwertes qF* und der Zeitpunkt, zu dem die zugehörige
Frequenzzahl F dem Addierer zugeführt wird, sind synchron zueinander, so daß die Frequenzzahl /·
desselben Kanals repetierend aufaddiert wird. Das Zeitintervall dieser repetierenden Addition ist ein Zyklus
der Kanalzeiten des Zeitmultiplexsystems. d. h. acht Perioden des Impulstaktes Φα.
Das Ausgangssignal des Addierers 17 wird über ein Tor 18 einem Schieberegister 16 zugeführt. Dem Steuereingang
EN des Tores 18 wird ein Signal zugeführt, das durch Invertieren des Übertragssignals CA des Addierers
17 durch einen Inverter 19 entstanden ist. Das Übertragssignal CA ist normalerweise »0«, so daß das
so Tor 18 von dem Ausgangssignal »1« des Inverters 19 geöffnet wird, wodurch das Ausgangssignal des Addierers
17 über das Tor i8 in das Schieberegister 16 gelangt Wenn das Additionsergebnis im Addierer 17 zu
einer bestimmten Kanalzeit überfließt, geht das Übertragssignal CA auf »1« und das Tor 18 wird von dem
Ausgangssignal »0« des Inverters iS gesperrt. Zu dieser
Zeit wird die beim Überfließen zurückgebliebene Bruchzahl vom Addierer 17 ausgegeben, jedoch wird
dieses Ausgangssignal von dem Tor 18 unterdrückt und daher nicht dem Schieberegister 16 zugeführt. Auf diese
Weise wird das Ergebnis der Akkumulation, d. h. der
Phasenwinkelwert qF*, von dem Übertragssignal CA
gelöscht (d. h. auf den Phasenwinkel 0 rückgesetzt).
Durch diese Anordnung wird die Zeit, zu der der Phasenwinkehvert qF* wieder den Wert 0 annimmt, exakt
mit der Zeitsteuerung des Impulstaktes Φο synchronisiert
Da die Periodendauer der Phasenwinkelwene qF* (die Dauer von einer Nullphase bis zur nächsten
Nullphasc) ein ganzzahliges Vielfaches des Impulstaktes
'/>o ist. sind die Frequenzen der Phasenwinkelwerte qF*
und der Systemtakt Φο miteinander harmonisiert.
Der von dem Akkumulator 15 für jeden Kanal im Zeitmultiplexbetrieb ausgegebene Phasenwinkehvert
qF* wird dem Tonerzeugungsteil 20 zugeführt. Dieser erzeug', als Antwort auf den Phasenwinkelwert qF* einen
Amplitudenwert MW für den betreffenden Abtastpunkt der Wellenformkurve. Der Tonerzeugungsteil 20
besteht beispielsweise aus einem Wellenfarmspeicher.
in dem die Wellenform eines Tones vorgespeichert ist und aus dem die Amplitudenwerte in Abhängigkeit von
dem durch den Phasenwinkelwert qF' repräsentierten Phasenwinkel ausgelesen werden. Der Tonerzeugungstcil
20 muß nicht notwendigerweise einen Wellenformspeichcr enthalten, sondern kann auch in anderer Weise
ausgebildet sein. Er muß nur imstande sein, ein Tonsignal zu erzeugen, dessen Frequenz von dem Fnrmanp
des Phascnwinkelwertes qF* bestimmt wird.
Die für jeden Kanal von dem Tonerzeugungsteil 20 ausgegebenen Amplitudenwerte /V/Wder Abtastpunkte
der Wellenformkurve werden einem Multiplizierer 21 zugeführt und dort mit Hüllkurvenformdaten EV. die
von einem Hüllkurvengenerator 22 geliefert werden, multipliziert. Der Hüllkurvengenerator 22 erzeugt im
Zeitmultiplexbetrieb die Hüllkurvenformdaten EV für
jeden Kanal, wodurch die Klangcharakteristiken wie Anhall. Aufrechlerhaltung und Abklingen realisiert werden.
Dies geschieht anhand des Anschlagsignals KON für je.'* ;n einzelnen Kanal. Indem Multiplizierer 21 werden
die Amplitudendaten MW der Abtastpunkte der Tonwellenform und der Hüllkurvenformfaktor EVdesselben
Kanales miteinander multipliziert. Der hüllkurvengesteucrte Amplitudenwert (MW ■ EV) eines Wellenform-Abtastpunktes
wird von dem Multiplizierer 21 einem Akkumulator 23 zugeführt. Der Akkumulator 23
ist eine Schaltung zum Aufsummieren der Amplitudenwerte der Wellenform-Abtastpunkte für die jeweiligen
Kanäle in einer Abtastperiode (acht Kanalzeiten) zu einem kombinierten Abtastwert und ist somit vollständig
verschieden von dem zuvor beschriebenen Akkumulator 15. Der Akkumulator 23 empfängt ein Zeitsteucrsignal
ACC für die Addition und ein Löschsignal CLR, die gemäß Fi g. 2 erzeugt werden. Das Zeitsteuersignal
ACC für die Addition wird in der zweiten Hälfte der Zeitfenster für die einzelnen Kanäle repetierend erzeugt.
Die Amplitudenwerte der Wellenform-Abtastpunkte für die jeweiligen Kanäle, die von dem Multiplizierer
21 geliefert werden, werden unter Taktung durch das Zeitsteuersignal ACCsukzessive akkumuliert
Das Ausgangssignal des Akkumulators wird einem Register 24 zugeführt. Das Register 24 empfängt ferner
ein Ladesignal LOAD, das gemäß Fig.2 im Anschluß
an das Signal ACC in der zweiten Hälfte des Zeitfensters des Kanals 8 ansteigt Nach Akkumulierung der
Amplitudenwerte für alle Kanäle 1 bis 8 durch den Akkumulator
23 wird das Register 24 durch das Ladesignal LOAD in den Aufnahmezustand versetzt und das Ausgangssignal
des Akkumulators 23, d. h. die Summe der Amplitudenwerte der Wellenform-Abtastpunkte aller
Kanäle 1 bis 8 während einer Abtastperiode, wird in das Register 24 eingegeben. Zu Beginn des Zeitfensters für
den ersten Kanal baut sich unmittelbar anschließend das Löschsignal CLR auf, um den Inhalt des Akkumulators
23 zu löschen.
Die Summe der Amplitudenwerte der Wellenform-Abtastpunkte für sämtliche Kanäle, die in dem Register
24 festgehalten wird, wird von einem Digital/Analog-
10
15
20
25
30
35
40
45
50
65 Umsetzer 25 in ein Analogsignal umgesetzt und anschließend
einem Klangsystem 26 zugeführt.
In F i g. 4 ist ein Beispiel des von dem Akkumulator 15
ausgegebenen Phasenwinkelwertes qF* für einen einzigen
Kanal dargestellt. Obwohl die Wellen in Wirklicrfkeit
durch den Zeitmultiplexbetrieb unterbrochen sind, sind sie aus Gründen des besseren Verständnisses
durchgehend dargestellt. In Fig.4 ist mit ΖΦο der Takt
der Rechenzeitpunkte für die Frequenzzahl Ffür einen einzigen Kanal dargestellt. Die Periodendauer dieses
Taktes ist achtmal so groß wie diejenige des Impulstaktes Φο.
Mit CA sind die Zeitpunkte bezeichnet, zu denen ein
Übertragssignal CA vom Akkumulator 15 ausgegeben wird. Da /u jeder Rechenzeit, d. h. zu jedem Impuls des
Impulstaktes 8Φο, die Frequenzzahl Fkumulativ zu dem
bisherigen Additionsergebnis hinzuaddiert wird, verpröRprt Kich rlpr Ph^pnwinlcplwprt nF* in 3tl>fpP. d>?
dem Wert von F entsprechen. Wenn der akkumulierte Phasenwinkelwert qF* im Addierer 17 den Maximalwert
MAX des Addierers 17 übersteigt, wird das Übertragssignal CA erzeugt. Da der Wert qF* des betreffenden
Kanals des Akkumulators (d. h. im Schieberegister 16) von diesem Rücksetzsignal CA unverzüglich rückgesetzt
wird, wird der Wert qF* beim Überlaufen auf den Minimalwert MlN. der einer bestimmten Phase, z. B. der
Phase 0 entspricht, reduziert. Dieser Minimalwert MIN wird vorzugsweise zu 0 gewählt. Anders ausgedrückt:
die Bruchzahl (d. h. der Restwert, der kleiner ist als F),
die als Phasenwinkelwert qF* in dem Akkumulator 15 verbleibt, wenn der Phasenwinkelwert qF* überfließt,
wird ausgelöscht und der Phasenwinkelwert qF* wird zwangsweise auf den Minimalwert MIN (d. h. »0«) eingestellt
Der Phasenwinkelwert qF* startet daher seinen Anstieg stets vom selben Wert aus, nämlich vom Minimalwert
MIN. Als Folge hiervon bleibt der Phasenwinkelwert qF* und somit auch der Phasenwinkel, der synchron
mit dem Rechentakt &Φο aufeinanderfolgend verändert
wird, während jeder Periode der Phasenwinkelwerte qF* gleich. Die Synchronisation der Wiederholungs-Zeitsteuerung
desselben Phasenwertes mit der Rechenzeitsteuerung 8Φ0 bedeutet, daß das Verhältnis
der Wiederholfrequenz des Phasenwinkelwertes qF*. d. h. der Frequenz des in Abhängigkeit von diesem Wert
qF* erzeugten Tonsignals, zu der Frequenz der Rechenzeitsteuerung
8Φο. d. h. der Abtastfrequenz, ganzzahlig ist. Dies bedeutet, daß die beiden Frequenzen miteinander
harmonisiert sind.
In Fig.4 sind außer den Phasenwinkelwerten qF*,
die in durchgezogenen Linien angegeben sind, auch die Phasenwinkelwerte qF gestrichelt dargestellt, die sich
ergeben, wenn keine Rücksetzung durch das Übertragungssignal CA erfolgt Durch Vergleich der durchgezogenen
und gestichelten Linien ergibt sich, daß der Phasenwinkelwert qF*, der durch das Übertragssignal
CA rückgesetzt wird, eine geringfügig längere Periodendauer hat, als der Phasenwinkelwert qF, der nicht
rückgesetzt wird. Dies liegt daran, daß der Phasenwinkelwert qFsich stets mit entsprechend der Frequenzzahl
/^konstanter Rate verändert, wogegen der Phasenwinkelwert
qF* sich nicht zu denjenigen Rechenzeiten mit konstanter, der Frequenzzahl Fentsprechender Rate
verändert, zu denen das Übertragssignal CA nicht erzeugt wird. Dagegen verändert sich der Phasenwinkelweri
qF* jeweils mit einem Schritt abweichender Größe zu denjenigen Rechenzeiten, zu denen das Übertragssigna!
CA erzeugt wird, denn zu diesen Rechenzeiten wird ein Wert, der kleiner ist als die Frequenzzahl F.
hinzuaddiert, weil die Bruchzahlen gelöscht werden.
Die Wiederholfrequenz des Phasenwinkelwertes qF, der nicht rückgesetzt wird, entspricht der regulären
(normierten) Tonfrequenz, die durch die Frequenzzahl F bezeichnet wird, wogegen die Wiederholfrequenz des
Phasenwinkelwertes qF* von der regulären Tonfrequenz
geringfügig abweicht. Der Phasenwinkelwert qF* erhöht sich in konstanten regelmäßigen Schritten jeweils
zu den Rechenzeiten, zu denen das Übertragssignal CA nicht erzeugt wird, und zu denjenigen Rechenzeiten,
zu denen das Übertragssignal CA erzeugt wird, mit einer kleineren Rate, d. h. in diesem Fall wird ein
Wert, der kleiner ist als F, addiert. Daher wird die Geschwindigkeit,
mit der die Phase weiterläuft, an den Abtastpunkten, an denen das Übertragungssignal CA erzeugt
wird, langsamer als zu den anderen Abtastzeiten und die Wellenform wird in diesem Ausmaß verformt.
Zur Erläuterung dieser Tatsache ist in Fig.4 ein Bei-
»•r^Irtl n'*r***r «>n» A nr~* T« « *% ·.-· η . · rvt · η r*— * η i I *>Λ r...f A'm DUn
.»piW 1.MIt..? »VJII Ut-III IVIIt.l/A.UgUllgil^ll AW MUf UH, I HU
senwinkelwerte qF* h\n er/engten Tonsignals, d. h. der
Aiiipliliiilmil.ilm nn «Im Alil.isl|niiikli-n «In WcIIm
form, mit MW be/cichncl und als durchgezogene Linie
dargestellt. Hierbei handelt es sich um diejenige Wellenform, die ausgelesen wird, wenn der Tonerzeugungsteil
20 eine Sinuswelle gespeichert hält. Das Tonsignal MW verändert sich in Wirklichkeit stufenförmig, wobei der
Abstand der Abtastpunkte den zeitlichen Abstand der Stufen bestimmt, jedoch ist in F i g. 4 zum einfacheren
Verständnis der Verformung der Wellenform eine glatte Amplitudenänderung angenommen.
Gemäß F i g. 4 erfolgt eine Verzögerung des Phasenfortlaufs bei dem Tonsignal MW, zu derjenigen Abtastzeit,
in der der Phasenwinkelwert qF* zwangsweise durch das Übertragssignal CA auf den Phasenwinkelwert
0 gesetzt wird, und hierdurch wird eine geringfügige Verzerrung der Wellenform bewirkt. Zum Vergleich
ist sins unverzerrte Sinusweüe als gestrichelte Linie
dargestellt, die man erhält, wenn der Phasenwinkelwert gFsich in konstanten Schritten vergrößert.
In Fig.4 ist die Verformung der Wellenform zum
besseren Verständnis der Auswirkungen der Phasenwinkelwerte qF* übertrieuen dargestellt. Tatsächlich
unterscheidet sich die Tonwellenform MW nur so geringfügig von der idealen Wellenform, daß die Frequenzabweichung
durch die Verformung der Wellenform in der Praxis keine nachteiligen Auswirkungen hat.
Die Frequenzdifferenz und die Verformung der Wellenform entstehen durch Unterdrückung der Bruchteilswerte, nämlich des Restes der Frequenzzahl F, der zum
Zeitpunkt der Erzeugung des Übertragssignals CA in dem Akkumulator 15 verbleibt. Die Größe der Frequenzdifferenz
und der Verformung der Wellenform werden daher um so größer, je größer dieser unterdrückte
Wert ist Der bei der Erzeugung des Übertragssignals CA unterdrückte Wert sollte daher so klein wie
möglich gehalten werden. Zu diesem Zweck sollte die Frequenz des Impulstaktes Φο des Systems so groß wie
möglich gemacht werden, um die Abtastperiode (& h. die Rechenzeit 8φ>) kurz zu machen, so daß die Frequenzzahl
Feinen möglichst kleinen Wert erhält
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Inhalt des Akkumulators 15 auf den Minimalwert MIN
rückgesetzt, wenn der Inhalt übergeflossen ist (d. h. den Maximalwert MAX überschritten hat). Die Konstruktion
des Akkumulators 15 ist hierauf jedoch nicht beschränkt, sondern der Akkumulator kann so konstruiert
sein, daß die Tatsache, daß sein Inhalt einen bestimmten Wert überschritten hat erkannt wird und daß in Abhängigkeit
von dieser Erkennung der Akkumulator 15 auf einen einem bestimmten Phasenwinkel entsprechenden
Wert rückgesetzt wird. Alternativ kann der Akkumulator 15 auf einen voreingestellten Wert rückgesetzt werden,
der geringfügig größer ist als der Minimalwert MIN (aber nicht größer als die Frequenzzahl F), wenn
sein Inhalt überfließt.
Wie schon beschrieben wurde, sollte die Frequenz des Impulstaktes Φο so groß wie möglich gewählt werden,
um die Frequenzdifferenz und die Verformung der Wellenform möglichst klein zu halten. Dies erfordert eine
hohe Frequenz der MultiplexKanalzeiten und einen mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Tuner/eugungsteil.
Eine Hochgeschwindigkeitsoperation ist bei
einer Konstruktion durchführbar, durch die die Amplitudendaten
der Tonwellenform aus einem Wellenform speicher einfach ausgelesen werden, sie ist jedoch bei
einem Tonerzeugungssystem, das in dem Toner/eu gungsici! 20 bcniü/i wird, schwierig. Bc;:>pis:!v<vcitc :%i
eine derartige Hochgesehwindigkeiisoperalinn in ilen,
I.ill mIiwuti)'. «l.ill tin lon iliiuli I κ-ψιιΊΐ/ιιΐιηΙιιΙ.ι
liunsrccliiiung erzeugt wird. Uei Benutzung eines lon
erzeugungssystems. bei dem eine Hochgeschwindigkeitsoperation nicht möglich ist, sind eingangsseitig des
Toncrzcugungstcils 27 Umsetzer 28, 29 vorgesehen, die
die hohe Kanalzeit-Frequenz in eine niedrige Kanal/eit-Frequenz
umsetzen. Ferner ist ausgangsseitig des Tonerzeugungsteils 27 ein Umsetzer 30 vorgesehen, der die
niedrige Frequenz in eine hohe Frequenz umsetzt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 5 üben die Erkennungsschaltung
12 für gedrückte Tasten, die Tastenzuordnungsschaltung 13, der Hüllkurvengenerator
22, der Akkumulator 23. das Register 24, der Digital/ Analog-Umsetzer 25 und das Klangsystem 26 die gleichen
Funktionen aus wie die gleichbezeichneten Teile in Fig. 1. Die Konstruktionen der Frequenzzahlentabelle
31 und eines Akkumulators 32 zur Erzeugung der Phasenwinkelwerte
qF* weichen geringfügig von den entsprechenden Baugruppen 14,15 in Fig. 1 ab. Man kann
jedoch auch die Frequenzzahlentabelle 14 und den Akkumulator 15 aus Fig. 1 in der Schaltung c.r Fig.5
verwenden und umgekehrt die Frequenzzahlentabelle 31 und den Akkumulator 32 aus F i g. 5 in der Schaltung
nach Fig. 1.
Die Frequenzzahlentabelle 31 besteht aus einer Notentabelle 31/4 und einer Oktaventabelle 31B. In der
Notentabelle 31Λ sind die Noten-Frequenzzahlen Ffür die zwölf Noten C, C#,... A#, B einer Oktave vorgespeichert
Der Notentabelle 31Λ wird als Adresseneingang der die Note kennzeichnende Notenteil des Tastenwortes
KC zugeführt woraufhin die Notentabelle 31Λ die die dem Notenteil NC entsprechende Nolcn-Frequenzzahl
Fi ausgibt In der Oktaventabelle 31B
sind die Oktaven-Frequenzzahlen Fb gespeichert die
die Verhältnisse der Frequenzen zwischen den jeweiligen Oktaven angeben. Ein innerhalb des Tastenwortes
KC die Oktave kennzeichnender Oktaventeil OC wird der Oktaventabelle 31ß als Adresseneingangssignal zugeführt
woraufhin aus der Oktaventabelle 31S die Oktaven-Frequenzzahl
Fb ausgelesen wird, die dieser Oktave entspricht Durch Aufteilung der Frequenzzahlentabelle
31 in die Notentabelle 31/4 und die Oktaventabelle 31B kann die erforderliche Speicherkapazität reduziert
werden. Die Speicherkapazität der Notentabelle ix A beträgt zwölf A.dressen und diejenige der Oktaventabelle
32S richtet sich nach der Anzahl der Oktaven des Musikinstruments (z. B. etwa 4 bis 8), wodurch sich
ein Bedarf von insgesamt etwa 20 Adressen ergibt Im
Gegensatz hierzu muß die Frequen^zahlentabelle 14 in
F i g. 1 die Frequenzzähler F für alle Tasten der Tastatur
speichern. Sie erfordert daher so viele Adressen, wie Tasten an dem Musikinstrument vorhanden sind.
Der Akkumulator 32 enthält einen Notenakkumulator 32.4 zur Akkumulicrung der Noten-Frequenz/ahlen
Fa und einen Oktavenakkumulator 325 zur Akkumulierung
der Oktaven-Frequenzzahlen Fo. Der Notenakkumulator
32/4 hat eine der Anzahl der Kanäle entsprechende Zahl von 8 Stufen und enthält ein Schieberegister
33. das synchron mit den Kanal/eiten von dem Impulstakt
Φο des Systems getaktet ist. einen Addierer 34
zum Addieren des Ausgangssignals dieses Schieberegisters 33 und der Notenfrequenzzahl Ft und ein Tor 35.
das das Ausgangssignal des Addierers 34 dem Schieberegister 33 zuführt. Der Notenakkumulator 32/4 akkumuliert
die Noten-Frequenzzahlen Fn der jeweiligen Kanäle durch denselben Kanal im Zeitmultiplexbetrieb,
jedesmal wenn das Additionsergebnis im Addierer J4 überfließt, wird ein Übertragssignal CA 1 erzeugt.
Das Übcrtiagssignal CA 1 des Notenakkumulators
32/\ wird dem Stcuereingang EN eines Tores 36 für den
Oktavenakkumulator 325 zugeführt. Das Tor 36 steuert den Durchgang der Oktaven-Frequenzzahl Fn. Die aus
der Tabelle 3iB im Zeitmultiplexverfahren zu den jeweiligen
Kanalzeiten ausgelesenen Oktaven-Frequenzzahlen werden von dem Tor 36 nur dann ausgegeben
und einem Addierer 37 zi'geführt, wenn das Übertragssignal CA 1 von dem Notenakkanulator 32/4 in ihren
(Cunalzeiten erzeugt wird. Der Oktavenakkumulator
325 enthält neben dem Tor 36 und dem Addierer 37 ein Schieberegister 38. das. entsprechend der Anzahl der
Kanäle, aus acht Stufen besteht und von dem Impulstakt
Φα getaktet ist. Das Ausgangssignal des Addierers 37
wird dem Schieberegister 38 zugeführt und das Ausgangssignal des Schieberegisters 38 wird wiederum dem
Eingang des Addierers 37 zugeführt. Auf diese Weise wird die Oktaven-Frequenzzahl Fg eines bestimmten
Kanals, die von dem Tor 36 ausgegeben worden ist, ze dem vorhergehenden Additionsergebnis desselben Kanals
addiert.
In dem Notenakkumulator 32/4 wird die Notenfrequenzzahl
F.\ jedesmal, wenn die Kanalzeiten einen Zyklus
durchgeführt haben (d. h. in jeder Rechenzeit 855O.
die eine Periodendauer von acht Perioden des Impulstaktes Φο hat), repetierend addiert. Als Folge hiervon
wird das Übertragssignal CA 1 mit einer Häufigkeit erzeugt,
die der Größe der Notenfrequenzzahl Fa. entspricht. In dem anderen Akkumulator 325 werden die
Frequenzzahlen Fe desjenigen Kanals, in dem das Übertragssignal
CA 1 erzeugt worden ist, jedesmal dann akkumuliert, wenn das Übertragssignal CA 1 von dem Notenakkumulator
32Λ e-zeugt wird. Da die Oktavenfrequenzzahlen
Fb Werte sind, die das Verhältnis der Frequenzenzwischen
den jeweiligen Oktaven angeben, und da das Übertragssignal CA 1 mit einer der Notenfrequenz
entsprechenden Häufigkeit repetierend erzeugt wird, entspricht der Inhalt des Oktavenakkumnlators
325, der dadurch entsteht, daß die Oktavenfrequenzzah-Ien Fb jedesmal dann akkumuliert werden, wenn das
Übertragssignal CA 1 erzeugt worden ist, der Tonfrequenz, der durch das Tastenwort KC repräsentierten
Taste.
Wenn das Akkumulationsergebnis des Oktavenakkumulators
325 einen bestimmten moduio-Wert über-Meigt,
d.h. wenn der Addierer 37 überfließt, wird ein Übertragssignal CA 2 erzeugt Dieses Übertragssignal
CA 2 ist dem Übertragssignal CA in Fig. 1 äquivalent
und gibt die Beendigung einer Periode der Tonwellenform an. Sowohl der Notenakkumulator 32Λ als auch
der Oktavenakkumulator 325 werden von diesem Übertragssignal CA 2 über Leitung 61 rückgesetzt. Das
Rücksetzen des Notenakkumulators 32Λ gsscliieht
durch Sperren des Tores 35 durch ein »O«-Signal, das durch Invertieren des Übenragssignals C42 durch einen
Inverter 39 entstanden ist. Das Rücksetzen des Oktavenakkumulators 325 erfolgt generell durch Unterdruckung
des Ausgangssignals des Addierers 37 (d. h. durch ein dem Tor 35 entsprechendes Tor), jedoch ist in
dem Fall, daß das Verhältnis der modulo-Zahlen der Oktavenfrequenzzahi Fb und des Addierers 37 ein ganzahliges
Verhältnis ist, kein Rücksetzvorgang erforde·--
lieh. Da die Oktavenfrequenzzahlen Fb die Frequenzverhältnisse
zwischen den Oktaven (1,2,4,8,16) wiedergeben,
können sie sämtlich als ganzzahlige Verhältnisse angegeben werden. Die Verhältnisse zwischen sämtlichen
Uktaventrequenzzahlen Fb und der modulo-Zahl
des Addierers 37 können daher ganzzahlig gewählt werden. Wenn derartige ganzzahlige Verhältnisse realisiert
sind, wird ein ganzzahliges Vielfaches der Oktavenfrequenzzahi Fb gleich der modulo-Zahl des Addierers 37,
so daß das Ausgangssignal des Addierers 37 »0« wird. wenn das Übertragssignal CA 2 erzeugt worden ist. Aus
diesem Grund ist ein Rücksetzen des Oktavenakkumulators 325 durch das Übertragssignal CA 2 nicht erforderlich.
Dagegen ist es nicht möglich, die Verhältnisse zwischen allen Notenfrequenzzahlen F- und der modu-Ιο-Zahl
des Akkumulators 32.4 ganzzahlig zu wählen, so daß der Notenakkumulator 32/4 durch das Übertragssignal
CA 2 rückgesetzt werden muß.
Auf die oben beschriebene Weise führt der aus dem Notenakkumulator 32/4 und dem Oktavenakkumulator
325 bestehende Akkumulator 32 im wesentlichen die gleiche Operation durch wie der Akkumulator 15 der
Fig. !,indem erden Phasenwinkeiwert qF* ausgibt. Mit
anderen Worten: das Ausgangssignal des Akkumulators 325 ist ein Phasenwinkelwe. t qF*, der dem Ausgangssignal
des Akkumulators 15 in Fig. 1 äquivalent ist. Durch Rücksetzen der Akkumulatoren 32/4 und 325
durch das Übertragssignal CA 2 wird die Wiederholfrequenz dieser Phasenwinkelwerte qF* mit den Ze 'tnultiplex-Rechenzeiten.
und somit mit der Abtastfrequenz, harmonisiert.
In F i g. 6 ist in der Zeile 9F4 ein Zustand des Notenakkumulators
32/4 für einen Kanal dargestellt. In F i g. 6 bezeichnet 8Φ0. ebenso wie in Fig.4, die Rechenzeit
(eine Periode, die aus acht Perioden des Impulstaktes Φα
besteht). In der in Fig.6 mit qFe (qF*) bezeichneten
Zeile ist ein Zustand des Oktavenakkumulators 325 dargestellt Zur Verdeutlichung ist ein Teil des Zeitmaßstabes
verkleinert. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, erfolgt jedesmal, wenn der Zustand <?Fi des Notenakkumulators
32/4 überfließt und das Übertragssignal CA 1 erzeugt worden ist, eine Akkumulierung der Oktavenfrequenzzahi
Fb im Oktavenakkumulator 325. Nach Erzeugung
des Übertragssignals CA 2 durch den Oktavenakkumulator 325 werden die Akkumulatoren 32/4 und
325 rückgesetzt. In der in F i g. 6 mit MW bezeichneten Zeile ist die Amplitude einer Sinuswelle dargestellt, die
entsprechend dem Zustand des Oktavenakkumulators 325, d. h. des Phasenwinkelwertes qF*, abgetastet wird,
dargestellt Die strichpunktierten Linien in den Zeilen qFe und MW in F i g. 6 zeigen Zustände, die sich ergeben,
wenn derselbe Ton eine Oktave höher liegt Der Wert der Oktavenfrequenzzahi Fg für die nächsthöhere
Oktave ist doppelt so groß wie derjenige der Frequenz-
zahl Fb der unteren Oktave. Der durch uie strichpunktierte
Linie angegebene Zustand qFs des Akkumulators
32B steigt daher doppelt so schnell an wie der durch die durchgezogene linie dargestellte Zustand qFß. Als Folge
hiervon erhält Jie gemäß der strichpunktierten Linie in Zeile MW in F i g. 6 abgetastete Sinuswelle eine Frequenz,
die doppelt so groß ist wie diejenige der Sinuswelle, die entsprechend der durchgezogenen Linie abgetastet
wird, und die somit um eine Oktave höher liegt Gemäß F i g. 5 werden die von dem Akkumulator 32
ausgegebenen Phasenwinkelwerte qF* einem Umsetzer 28 für eine hohe Kanalzeitfolge in eine niedrige Kanalzeitfolge
zugeführt Dieser Umsetzer 28 dient zur Umwandlung der Multiplexzeiten, in denen die Phasenwinkelwerte
qF* für die jeweiligen Kanäle auftreten, von der mit dem Impulstakt Φο synchronisierten Hochgeschwindigkeits-Kanalzeitfolge
in eine Niedriggeschwindigkeits-KanalzeitfoIge. In diesem Umsetzer 28 erfolgt
eine Umsetzung von acht Zyklen der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeitfolge
in einen Zyklus der Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeitfolge.
In Fig. 7 ist der Umwandlungsprozeß dargestellt, mit dem die Zyklen CYX-CYi der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeitfolge
in einen Zyklus der Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeitfolge umgesetzt werden.
Die von dem Akkumulator 32 synchron mit den Hochgeschwindigkeits-Kanalzeiten 1 bis 8 (Fig. 7) ausgegebenen
Phasenwinkelwerte qF* werden dem A-Eingang eines Registers 40 und einem Selektor 41 zugeführt.
Dem Steuereingang des Registers wird ein Ladeimpuls L 1 zugeführt Der Ladeimpuls L 1 ist ein Signal,
das gemäß F i g. 7 jeweils am Ende der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit 1 in dem Hochgeschwindigkeitszyklus
CKl, am Ende der Kanalzeit 2 im Zyklus CY 2, am Ende der Kanalzeit 3 im Zyklus CY3 und am
Ende der Kanalzeit 4 im Zyklus CY4. am Ende der
Kanalzeit 5 im Zyklus CY 5. am Ende der Kanalzeit 7 im Zyklus CYf) und am Ende der Kanalzeit 8 im Zyklus
CV 7 auf »1« geht. Das Intervall, in denen der Ladeimpuls
L 1 sich im »I «Zustand befindet, beträgt zwischen
den Zyklen C5 und C6 10 Zeitfenster und in den anderen Zyklen jeweils 9 Zeitfenster. In das Register 40 werden
die Phasenwinkelwerte qF* beim Anstieg des Ladeimpulses L 1 auf »1« eingegeben Der Kanal des aus
dem Register 40 ausgegebenen Phasenwinkelwertes qF* verhält sich v. ie in der Zeile R 1 in F i g. 7 angegeben
ist. Dieses Ausgangssignal R ι des Registers 40 wird
dem anderen Eingang ödes Selektors 41 zugeführt.
Der Selektor 41 empfängt an seinem Steuereingang den Selektionsimpuls S 1. der gemäß F ι g. 7 zur Hochgeschwindigkeits-Kanalzeii
6 des Hochgeschwindigkeitszyklus CY6 auf »1« {.'ent. Wenn der Selektionsimpuls
S 1 im «!«-Zustand ist. schaltet der Selektor 41 den
seinem /i-Eingang zugeführten Phasenwinkelwert qF*
durch. Wenn dagegen der Selektionsimpuls S1 im
»O«-Zustand ist, schaltet der Selekior 41 das an seinem
ß-F.ingang anstehende Ausgangssignal R 1 des Regi
sters 40 durch. Der Kanal des von dem Selektor 41 ausgegebenen Phasenwinkelwertes qF* nimmt daher
den in Fig.7 in der Zeile SEL ί dargestellten Zustand
an. Das Ausgangssignal SEL 1 des Selektors 41 wird einem Register 42 zugeführt, das an seinem Steuereingang
einen Ladeimpuls L2 empfängt. Gemäß Fig.7
geht der Ladeimpuls L 2 am Ende der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit 6 in jedem der Zyklen CY1 bis CV8
auf »1«. Das Register 42 enthält das Ausgangssignal SEL 1 des Selektors 41, wenn der Ladeimpuls L 2 auf
»I« gegangen ist. Daher wird im Unterschied zu der sechsten Kanalzeit in den Zyklen CKl, CYX CY3,
CY4 und CY5 in der sechsten Kanalzeit des Zyklus CY6 der von dem Akkumulator 32 ausgegebene Phasenwinkelwert
qF* des sechsten Kanals in das Schieberegister 42 eingegeben. Zur Kanalzeit 6 in den Zyklen
CYl und CYS werden die in dem Register 40 gespeicherten
Phasenwinkelwerte qF* der Kanäle 7 und 8 in das Register 42 eingegeben. Der Ka"al des von dem
Register 42 ausgegebenen Phasenwinkelwertes qF* nimmt also den in der Zeile R 2 in F i g. 7 dargestellten
Zustand an.
Das Ausgangssignal R 2 des Registers 42 wird einem Tonerzeugungsteil 27 als Phasenwinkelwert ωί zugeführt,
der in eine Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeitfoige umgesetzt worden ist. Wie die Zeile R 2 in Fig. 7
zeigt, ist die Kanalzeit dieser Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeitfolge
gleich der Dauer eines Wiederholungszyklus der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeitfolge.
Bei dem anderen Umsetzer 29 für Hochgeschwindigkeits-Kanalzeiten
in Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeiten handelt es sich um eine Schaltung zur Umwandlung
der im Zeitmultiplex-Betrieb von dem Hüllkurvengenerator 22 erzeugten Hüllkurvenformendaten £Vfür
die jeweiligen Kanäle von einer Hochgeschwindigkeits-Kanalfolge
in eine Niedriggeschwindigkeits Kanalfolge. Der Uinsetzer 29 enthält ein Register 34, einen Selektor
44 und ein Register 45, die die gleichen Funktionen ausüben wie das Register 40, der Sc iktor41 und das Register
42 des Umsetzers 28. Die Hüllkurvenformdaten EV
der jeweiligen Kanäle, die dem Umsetzer 29 zugeführt werden, werden von dem Register 45 ausgegeben, nachdem
sie in eine Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeitfolge gemäß R 2 in Fig. 7 umgesetzt worden sind. Das Ausgangssignal
des Registers 45 wird dem Tonerzeugungsteil 27 al:; im Zeitmultiplexverfahren zeitgeteilter HuII-kurvenformwert
E im Takt der Niedriggeschwindigkeits-Kanalfolge
zugeführt.
Der Tonerzeugungsteil 27 führt eine Frequenzmodulationsrechnung
auf der Basis des Phasenwinkelwcrtes cut aus, der in einen Niedriggeschwindigkeitswert umgewandelt
worden ist. und erzeugt hierdurch die Wcllcnformampluudenwerte.
Em Beispiel des Toner/.eugungsteils 27. der imstande ist. die Frequenzmodulation
durchzuführen, ist detailliert in F ι g. 8 dargestellt. In
F ι g. 8 wird die folgende Frequenzmodulationsrechnung unter Verwendung eines einzigen Rcchcnschaltungssystems
im Zeitmultiplexbetrieb ausgeführt:
c(l) = F sin (cot + I sin k tot)
Hierin sind e(t) die durch Frequenzmodulationsrechnung zu ermittelnde Amplitude der Tonwellenform. F
ein Amplitudenkoeffizient. d. h. ein Hüllkurvenformwert,
ωί der Phasenwinkel eines Trägers, /der Modulationsindex
und kwt der Phasenwinkel einer Modulutionswelle
Der Phasenwinkelwert tot des Trägers entspricht dem von dem Akkumulator 32 (F i g. 5) ausgegebenen
Phasenwinkelwert kF* und repräsentiert die Grundfrequenz des zu erzeugenden Tons, k ist eine eingestellte
Konstante und kwt stellt eine Harmonischcnfrequenz eines zu erzeugenden Tones dar. Entsprechend
der obigen Gleichung (I) werden zu beiden Seiten der Harmonischenfrequenz (kcu) zahlreiche Scitenbänder
im Intervall der Grundfrequenz {ω) erzeugt, dcren
Amplituden durch den Modulationsindex / bestimmt werden. Auf diese Weise wird eine Tonwcllcnform
mit der gewünschten Spektralcharakteristik erzeugt. Gemäß F i g. 8 erfolgt zuerst die Berechnung des
Ausdrucks der Modulationswelle (I sin kwt) und dann wird die Lösung der gesamten Gleichung durch die Rechenschaltung
unter Verwendung der Partiallösung des Ausdrucks der Modulationswelle (I sin kwt) berechnet.
Gemäß F i g. 8 wird der von dem Register 42 gelieferte Phasenwinkelwert ωΐ einem Multiplizierer 46 und
dem B- Eingang eines Selektors 47 zugeführt. Dieser Phasenwinkelwert wt bleibt während einer Periode von
der Hochgeschwindigkeitskanalzeit 7 in einem bestimmten Hochgeschwindigkeitszyklus bis zur Hochgeschwindigkeitskanalzeit
6 im nächstfolgenden Hochgeschwindigkeitszyklus, d h. eine Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeit,
auf demselben Wert. Eine Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeit ist im vergrößerten Maßstab
in Fig. 9 dargestellt. Im Multiplizierer 46 wird der numerische Wert k, der die Ordnung einer als Modulalionswelle
zu benutzenden Harmonischenfrequenz darstellt, mit dem Phasenwinkelwert wt multipliziert, um
den Phasenwinkelwert kmt der Modulationswelle zu erzeugen. Dieser Phasenwinkelwert kwi wird dem ,4-Eingang
des Selektors 47 zugeführt. Der Selektor 47 empfängt an seinem Steuereingang ein Selektionssignal Sa,
das gemäß Fig.9 in der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit
1 auf »I« geht. Der Selektor 47 schaltet den seinem /4-Eingang zugeführten Phasenwinkelwert kwt der Modulationswelle,
wenn das Selektionssignal Sa »1« ist, und schaltet den seinem B-Eingang /^geführten Phasenwinkelwert
wt des Trägers durch, wenn das Selektionssignal Sr »0« ist.
Das Ausgangssignal des Selektors 47 wird einem Eingang
eines Addierers 48 zugeführt. An den anderen Eingang des Selektors 47 ist das Ausgangssignal eines Tores
49 gelegt. Ein Torsignal C 1, das in der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit
3 auf»1« geht, wird dem Steucreingang des Tores 49 zugeführt und das Ausgangssignal
eines Registers 50 wird dem Addierer 48 zugeführt, wenn das Torsignal C 1 »1« ist. Das Ausgangssignaides
Addierers 48 wird einer Sinustabelle 51 zugeführt. Die SinusUibelle enthält Sinusfunktionswerte in logarithmischer
Form vorgespeichert und erzeugt die Sinusfunk· tionswerte. wobei das Ausgangssignal des Addierers 48
als Phasenwinkel-Adressensignal benutzt wird. Das
Ausgjngssignal der Sinustabellc 51 wird einem Register
52 zugeführt. Dieses empfängt an seinem Steuereingang einen l.adeimpuls La, der gemäß F i g. 9 jeweils am Ende
der Hochgcschwindigkeits-Kanal/eit 1 und am Ende
der I lochgeschwindigkeits-Kanal/eil 3 auf »1« geht.
Diis Register 52 enthalt das Ausgangssignal der Sinustabelle
51 gespeichert, wenn der t.adeimpuls La auf »1«
gegangen ist.
Demnach führt das Register 52 das Laden des Ausgangssignals
der Sinustabelle 51 am Ende der Hochgeschw.im!igkeits-Kanal/eit
1 durch. Da /u dieser Zeit der Selektor 47 den Phasenwinkelwert kwt an seinem A-Ijngang
entsprechend dem Sclekiionssignal Sa. das »1«
ist. durchschallet und das Torsignal (ί 1 »0« ist. ist der
dem Addierer 48 /ugeführte Wert null. Der Phasenwin
kelwerl ko/t wird daher aus dem Addierer 48 ausgegeben
und der Smusfunkiionswcn !<_>g sin λα/f der MqUulalionswelle
wird in logarithmischer Form aus der Sinustabellc 51 ausgelesen. Dieses Ausgangssignal der Sinustabelle
51 wird einem Register 52 zugeführt.
Das Ausgangssignal des Registers 52 wird einem Addierer 53 zugeführt, der an seinem anderen Eingang das
Ausgangssignal eines Sefektors 54 empfängt. Der Selektor 54 empfängt an seinem /t-Eingang den Modulationsindex / und an seinem ß-Eingang die Hüllkurvenformdaicn
Evom Umsetzer 29 (Fig.5). Es sei angenommen,
daß beide Werte /und Ein logarithmischer Form ausgedrückt
sind, d. h. als log / bzw. log E Der Selektor 54
empfängt ferner an seinem Steuereingang ein Selektionssignal Sb, das gemäß F i g. 9 in der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit
2 auf »1« geht Der Selektor 54 selektiert den Modulationsindex / (d. h. logl) an seinem A-Eingang,
wenn dieses Selektionssignal Sb »1« ist und er selektiert den Hüllkurvenwert E (d. h. log E) wenn das
Selektionssignal Sb »0« ist. Der Addierer 53 führt durch
ίο Addition der logarithmischer Werte eine im wesentlichen
lineare Multiplikation durch und liefert sein Ausgangssignal an einen Logarithmus/Linear-Umsetzer 55.
Das Ausgangssignal des Logarithmus/Linear-Umsetzers 55 wird einem Register 50 zugeführt, das an seinem
S'euereingang einen Ladeimpuls Lb empfängt, der gemäß F i g. 9 jeweils am Ende der Hochgeschwi.-Jigkeits-Kanalzeiten
2 und 4 auf »1« geht. Das Register 50 speichert das Ausgangssignal des Logarithmus/Linear-Umsetzers
55 ein, wenn dieser Ladeimpuls auf »1« geht.
Wenn der Ladeimpuis Lb am Ende der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit
2 auf »1« gegangen ist, wird der Sinusfunktionswert (log sin kcot), der in das Register
52 am Ende der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit 1 eingegeben worden ist. von dem Register 52 ausgegeben
und als Antwort auf das Selektionssignal Sb wird der Modulationsindex / am /4-Eingang des Selektors 54
durchgeschaltet. Der Addierer 53 führt demnach die folgende Rechnung aus:
log / + log sin ko)t = log (I sin kwt)
(2)
und der Logarithmus/Linear-Umsetzer 55 gibt den Wert / sin kwt aus. der durch Umwandlung des Ausgangssignals
log (I sin kwt) des Addierers 33 entstanden ist. In das Register 50 werden am Ende der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit
2 gemäß 7eile Rb in Fig. 9 das Produkt (I sin kwt) der Modulationsweile und des
Modulationsindex eingegeben. Wenn das Torsignal C 1 auf die Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit 3 übergeht.
wird der in dem Register 50 gespeicherte Modulationswert (I sin kwt) über das Tor 49 auf den Addierer 48
rückgekoppelt. Das Selektionssignal des Selektors 47 ist zu dieser Zeit »0«. so daß der Phasenwinkelwert wt des
B-Eingangs durchgeschaltet wird. Der Addierer 48 führt daher die Rechnung
wt + I sin kwt
(3)
aus.
Αι·; der Sinustabelle 51 wird daher ein sinusförmiger
Funktionswert ausgelesen, wobei die durch Gleichung (3) ausgedrückte Summe als Phasenwinkelwert benutzt
wird. Bei dem sinusförmigen Funktionswert handelt es sich um ein frequenzmodulierendes Signal
log sin (wt + I sin kwt) in logarithmischer Form. Dieses
Signal wird in das Register 52 eingegeben, wenn der Ladeimpuls La am Ende der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit
3 auf »1« gehl.
Zur HQthgeschwindigkeits-Kanalz.eit 4 ist das Selektionssignal
Sb des Selektors 54 bereits auf »0« gegangen und der Hüllkurvenwellenformwert (log E) am ß-Eingang
ist durchgeschaltet worden, so daß dieser Wert (log E) und das Frequenzmodulationssignal log sin
(wt 4- / sin kwt) von dem Addierer 53 addiert werden.
Als Ergebnis gibt der Addierer 53 den logarithmischen Ausdruck log E sin (wt + I sin kwt) des Produkts des
Frequenzmodulationssignals und des Hüllkurvenformwirtes
aus. Dieses Produkt wird von dem Logarithmus/
Linear-Umsetzer 55 in einen linearen Ausdruck umgewandelt
und danach in das Register 50 eingegeben, wenn der Ladeimpuls Lb am Ende der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit
4 auf »1« gegangen ist
Wie Zeile Rb in F i g. 9 zeigt, gibt das Register 50 den
Amplitudenwert E(t) = Esin (on + /sin fcyrJderTonwellenform
eines Kanals während einer Periodenzeit von der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit 5 bis zur
Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit 2 des nächstfolgenden Hochgeschwindigkeits-Zyklus aus. Dieses Ausgangssignal
des Registers 50 wird einem Register 56 eines Umsetzers 30 (F i g. 5) der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeiten
in Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeiten umsetzt, als Ausgangssignal des Tonerzeugungsteils 27 zugeführt
Bei dem Umsetzer 30 handelt es sich um eine Schaltung zur Umsetzung der Kanalzeiten der für die jeweiligen
Kanäle im Zeitmultiplexbetrieb von dem Tonerzeugungsteil 27 ausgegebenen Kanalzeiten. Das Regster
56 empfängt an seinem Steuereingang einen Ladeimpuis
L 3, der gemäß F i g. 7 am Ende der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit
8 auf »1« geht Das Register 56 empfängt den von dem Tonerzeugungsteil 27 (Register 50 in
F i g. 8) ausgegebenen Tonwellenform-Amplitudenwert, wenn der Ladeimpuls L 3 auf »1« geht Zwischen der
Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeit am Eingang des Tonerzeugungsteiles 27 (s. R 2 in Fig.7 und cot in
Fig. 9) und der Kanalzeit am Ausgang des Tonerzeugungsteils 27 (s. Rb ir. F i g. 9) existiert eine Verzögerung
von etwa 6 Zeitfenstern der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeiten. Daher nnmt der Kanal des von dem Register
56 ausgegebenen Wertes durch Eingeben der Tonwellenform-Amplitudenwerte der jeweiligen Kanäle in dieses
Register 56 am Ende der Hochgeschwindigkeits-Kanal/cit
8 in Abhängigkeit von dem i^adeimpuls L 3 den in F ι g. 7 dargestellten Zustand R 3 an. In R 3 in F i g. 7
entspricht das Intervall einer Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit einem Zyklus der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit.
Das Ausgangssignal des Registers 56 wird dem A-Eingang
eines Selektors 57 zugeführt. Das Ausgangssignal des Selektors 57 wird einem achtstufigen Schieberegister
58 zugeführt, das synchron mit den Hochgeschwindigkeits-Kanalzeiten
von dem Impulstakt <P0 getaktet
ist. Das Ausgangssignal des Schieberegisters wird auf den B- Eingang des Selektors 57 rückgekoppelt.
Das Selektionssignal 52 des Selektors 57 ist ein Signal,
das gemäß Γ i g. 7 in den jeweiligen Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeiten
»I« wird, wie in der Zeile R 3 dargestellt ist. und zwar entsprechend einer Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit,
die die gleiche Nummer hat. wie die Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeit. Wenn beispielsweise
der Tonwellenform-Amplitudenwert der Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeit 8 aus dem Register
56 ausgegeben wird, geht das Signal 5 2 in der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit
8 auf »I«. wogegen dann, wenn der Tonwellenform-Amplitudenwert der Niedriggeschwindigkeits
Kanalzeit 1 ausgegeben wird, das Selektionssignal S2 in der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit
1 auf »1· geht. Der Selektor 57 schaltet das dem /4-Eingang zugeführte Ausgangssignal des Registers
durch, wenn das Selektionssignal 52 »1« ist und er schaltet das an seinem ß-Eingang anstehende Ausgangssignal
des Schieberegisters 58 durch, wenn das Selektionssignal 5 2 »0« ist.
Die von dem Register 56 im Zeitmultiplexbetrieb ais Antwort auf die Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeiten
(R 3 in F i g. 7) ausgegebenen Tonwellenform-Amplitudenwerte der jeweiligen Kanäle werden über den A-Eingang
des Selektors 57 zu den entsprechenden Hochgeschwindigkeks-Kanalzeiten
ausgegeben. Die in das Schieberegister 58 eingegebenen Tonwellenform-Amplitudenwerte
der jeweiligen Kanäle werden über den ß-Eingang des Selektors 57 zirkulierend festgehalten.
Auf die oben beschriebene Weise werden die Tonwellenform-Arrplitudenwerte
der jeweiligen Kanäle im Zeitmultiplexbetrieb entsprechend den jeweiligen
Hochgeschwindigkeits-Kanalzeiten von dem Register ίο 58 ausgegeben. Das Ausgangssignal des Schieberegisters
58 wird dem Α-Eingang eines Selektors 59 zugeführt.
Das Ausgangssignal ties Selektors 59 wird einem a-htstufigen Schieberegister 60 zugeführt, das von dem
Impulstakt Φα des Systems getaktet ist und dessen Ausgangssignal
auf den ß-Eingang des Selektors 59 rückgekoppelt ist. Der Selektor 59 empfängt an seinem Steuereingang
das Übertragssignal CA 1 vom Akkumulator 32Λ. Wenn dieses Übertragssignal CA 1 »1« ist, wird das
dem /4-F.ingang des Selektors 59 zugeführte Ausgangssignal
des Schieberegisters 58 durchgeschaltet und in das Schieberegister 60 eingegeben, wogegen dann,
wenn das Übertragssignal CA 1 »0« ist, das Ausgangssignal des Schieberegisters 60 über den ß-Eingang des
Selektors 59 zirkulierend festgehalten wird.
Der Selektor 59 ind das Schieberegister 60 dienen
zur Synchronisierung der Zeitsteuerung der Änderung der Tonwellenform-Amplitudenwerte, die von dem
Tonerzeugungsteil 27 durch Niedriggeschwindigkeits-Verarbeitung
geliefert werden, mit den Zeitpunkten des Übertragssignals CA 1. Der Umsetzer 30 bewirkt nur
die Umsetzung der Zeitmultiplex-Kanalzeiten von dem Niedriggeschwindigkeitsbetneb in den Hochgeschwindigkeitsbetrieb
und steuert nicht die zeitliche Änderung der Wellenform-Amplitudenwerte. Andererseits erfolgt
die Zeitsteuerung des Wechsels der Tonwellenform-Amplitudenwerte durch den Niedriggeschwindigkeits-Umwandlungsprozeß
von dem Umsetzer 28 zum Ton erzeugungstell 27 durch Verschiebung des Zeitpunkts
des Wechsels der Phasenwinkelwcne qF'. Zur Korn
pensation dieses Schiebevorgangs werden die von dem Schieberegister 58 ausgegebenen Amplitudenwerte von
dem Übertragssignal CA 1 abgetastet und in dem Schieberegister 60 gespeichert Das Übertragssignal CA I
wird synchron mit dem Zeupunkt des Wechsels des Phasenwinkelwertes
ql·' des jeweiligen Kanals erzeugt (Fig. 6). Durch neue Abtastung des Tonwellenform-Amplitudenwenes
durch das auf die oben beschriebene Weise mit der Abiastfrequen/ harmonisierte Übertragssignal
CA ! können die I onfrequenzen der Ton
vellenform-Amplitudenwerte der jeweiligen Kanäle,
die im Zeitmultiplexbetrieb von dem Schieberegister ausgegeben werden, exakt mit der Abtastfrequenz harmonisiert
werden. Das Ausgangssignal des Schieberegisters
60 wird einem Akkumulator 23 zugeführt, wo die
Tonwellenform-Amplitudenwerte aller Kanäle fur eine
Abtastpenode aufsummiert werden. Die Summe wird während einer Abtastperiode in einem Regster 24 gespeichert
und danach von einem Digital/Analog Umseizer 25 in ein Analogsignal umgesetzt, das einem KJangsystem
zum Abstrahlen des Tones zugeführt wird.
Die Umsetzer 28 und 29, die Hochgeschwindigkeits-Kanalzeiten in Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeitcn
umwandeln, können lediglich aus den Regisiern 42 und 45 bestehen, in diesem Fall erfolgt die Zeitsteuerung der
Erzeugung des Ladeimpulses L 2 unterschiedlich von der in Fig. 7 dargestellten Art. Im einzelnen ist die
Schaltung derart ausgebildet, daß der in F i g. 7 am Ende
19
der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeit 6 in den jeweiligen
Zyklen CYi,CY2,...(d. h. mit einer Periodendauer
von 8 Zeitfenstem erzeugte) Ladeimpuls L 2 mit einer Periodendauer von 9 Zeitfenstem erzeugt wird.
Durch diese Verarbeitung kann der Phasenwlnkelwert qF* abgetastet werden, wobei der Kanal gemäß 1. 2, 3,
4 ... alle neun Zeitfenster um einen Kanal weitergeschoben wird, so Jaß die Daten der jeweiligen Kanäle mit
einer Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeitsteuerung, die
ein Intervall von 9 Zeitfenstem hat, aufgeteilt werden können. In diesem FaI! ist jedoch die Niedriggeschwindigkeits-Kanalzeitsteuerung
nicht in Übereinstimmung mit einem Zyklus (8 Zeitfenster) der Hochgeschwindigkeits-Kanalzeitsteuerung
und die Intervaiistruktur des Tonerzeugungsteils 27 oder die. Konstruktion des Umsctzers
30 für Hochgeschwindigkeits-Kanalzeiten in Nicdriggeschwindigkeits-Kanalzeiten wird komplizierter.
Hierzu 6 Biatt zeichnungen
25
30
35
40
45
50
55
60