DE2149104A1

DE2149104A1 - Verfahren und einrichtung zum adressieren einer speicherstelle mit wahlweise bestimmbaren geschwindigkeiten

Info

Publication number: DE2149104A1
Application number: DE19712149104
Authority: DE
Inventors: George Arthur Watson
Original assignee: North American Rockwell Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1969-10-30
Filing date: 1971-09-28
Publication date: 1973-04-12
Also published as: BE772689A; AU3277671A; US3610799A; DE2149104B2; NL174997C; US3743755A; US3610805A; US3639913A; NL174997B; US3610806A; FR2153149A1; AU449757B2; US3610800A; DE2149104C3; NL7112290A; CH559956A5; GB1317385A; FR2153149B1

Description

N 648

21491OA

PATENTANWALTS
Or -Ing. HAKS RUoCHKE

U 33

JNorth American Rockwell Corporation, El Segundo/Galifornia (USA)

Verfahren und Einrichtung zum Adressieren einer Speicherstelle mit wahlweise bestimmbaren Geschwindigkeiten

Die Erfindung ist allgemein gerichtet auf die Adressierung eines Datenspeichers, der in auf einander folgenden Datenstellen oder Adressen Digitaldaten enthält, die eine Information darstellen. Diese Daten können ζ .JtJ. bestehen aus Digitalabgriffen aus der Amplitude einer Wellenform an auf einander folgenden gewählten Stellen oder aus einer Zusammenstellung von Symbolen, die eine bestimmte Reihenfolge der Glieder einer Klasse vorgeschriebener Merkmale oder aus einer mathematischen Zahlenfolge oder auch aus einer anderen Information.

Es ist zuweilen notwendig oder erwünscht, Daten aus einer Speichereinheit in einem bestimmbaren veränderlichen Ausmaß abzulesen. Werden beispielsweise Amplitudenabgriffe einer Wellenform gespeichert, so kann das Ausmaß oder die Geschwindigkeit, mit dem (der) die Abgriffe aus dem Speicher abgelesen werden, benutzt werden, um die Frequenz der Ausgangswellenform zu bestimmen, oder um den Phasenwinkel der Wellenform in bezug auf einen festgesetzten Bezugswert zu bestimmen. Wird andererseits

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das Ausmaß der Ablesung aus dem Speicher konstant gehalten, so kann die Frequenz der Ausgangswellenform dadurch verändert werden, dass das Ausmaß geändert wird, in dem die Adresse sich ändert. Im letztgenannten Falle können dieselben Daten aus dem Speicher der Reihe nach mehrmals abgelesen werden, wenn die Adresse während mehrerer Zugriffskommandos unverändert bleibt, so dass jedesmal dieselbe Speicherstelle adressiert wird. Bei gewissen Arten gespeicherter Daten können bei einem solchen Verfahren keine Schwierigkeiten auftreten. Können Daten in einer bestimmten Speicherstelle nicht wiederholt abgelesen werden, ohne dass die Bedeutung der Daten zerstört wird, dann müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, so dass eine wiederholte Zuführung dieser Daten zur endgültigen Verarbeitungsschaltung verhindert wird, um zu sichern, dass der folgenden Verarbeitungsschaltung während einer bestimmten Arbeitsfolge dieselben Daten nur einmal zugeführt werden.

Die Erfindung sieht daher ein Verfahren und eine Einrichtung vor, bei der ein Speicher nach Wahl ein- oder mehrmals adressiert werden kann, wobei die Speichereinheit Digitaldaten mit einem entsprechenden Informationsgehalt enthält, die so angeordnet sind, dass die Adressen des Speichers der Reihe nach abgelesen werden.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen ist die

Fig.1 eine Übersicht über einen Teil einer digitalen elektronischen Orgel, bei der eine kontrollierbare Ablesung eines Speichers nach der Erfindung erfolgt, in welchem Teil der Orgel ein Zeitmultiplexsignal erzeugt wird, das eine wiederkehrende J?olge von Zeitabschnitten enthält, von denen jeder Zeitabschnitt einer bestimmten !Paste der Orgel zugeordnet ist, wobei der Inhalt eines jeden Zeitabschnittes anzeigt, ob die betreffende Taste betätigt worden ist oder nicht,

Fig.2 ein Schaltplan für einen bei der Einrichtung nach der Pig.1 benutzten Dekoder,

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Fig.3 ein Schaltplan für eine bei der Einrichtung nach der Fig.1 benutzte Schaltanordnung und eines Enkoders,

Fig.3A eine Übersicht über eine andere Ausführung eines Enkoders, der bei der Einrichtung nach der Fig,1 benutzt werden kann,

Pig.4 ein Schaltplan für eine Schaltung zum Verbinden von Eingangs- und Ausgangsleitern an den Kreuzungspunkten in der Schaltanordnung nach der Fig.3t

Fig. 5 eine Darstellung einer nach dem Zeitmultiplexverfahren in der Einrichtung nach der Figoi erzeugten Wellenform aufgrund der .Betätigung gewählter Tasten,

Fig.6 eine Obersicht über eine ixeneratorzuordnungseinrichtung und eines Tongenerators zum Behandeln des in der Einrichtung 1 erzeugten Multiplexsignals, wobei in der Orgel die gewünschten Töne als hörbarer Ausgang erzeugt werden,

Fig.7A, 7JB je ein Teil einer Schaltung einer Ausführungsform der logischen Zuordnungseinrichtung für die Tongeneratoren für die Einrichtung nach der Fig.6,

Fig.8A ein Blockschaltbild für einen Tongenerator nach der Erfindung bei wahlweiser Adressierung eines Speichers, welcher Tongenerator zusammen mit den logischen Einrichtungen nach den Figuren 7A und 7 B in der Einrichtung nach der Fig.6 verwendet werden kann,

Fig.8B ein Blockschaltbild für eine andere Ausführung eines Teiles des Tongenerators nach der Fig.8a und die

Fig.9 eine Darstellung einer komplexen Wellenform, die von einer Pfeifenorgel erzeugt wird, und der Abgriffpunkte, an denen die Amplitudenwerte für eine Simulation bei gewählten fiotenfreguenzen abgegriffen werden.

Die in der Fig.1 dargestellte Tastaturmultiplexeinrichtung oder Tonwähleinrichtung weist einen Tastaturzähler 1 auf, der für jede Taste einer jeden Tastatur (Manuale und Pedale) der Orgel eine bestimmte Zahl zählt. Weist die elektronische Orgel, bei der das LuItiplexverfahren angewendet wird, beispielsweise vier Tastaturen auf, z.B. drei Manuale und eine Pedaltastatur,

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von denen jede Tastatur bis zu acht Oktaven umfassen kann, dann nuee der Tastaturzähler 1 die Kapazität zum Erzeugen von 4 mal 8 mal 12 * 384 besonderer Zahlen (Digitalworte) aufweisen. Es ist weeentlich, dasat der Zähler in der Lage ist, eine Zahl erzeugen BU können, die einer jeden Taste einer jeden Tastatur der Orgel zugeordnet ist, wobei jedoch ein Zähler erwünscht sein kann, der mehr Zahlen erzeugen kann als Tasten zur Verfügung stehen, eo das» gewisse überschüssige Zahlen verfügbar sind, die keinen Tasten zugeordnet sind. Diese Redundanz kann leicht mit einem Zähler erreicht werden, der eine größere Kapazität als die Mindestkapazität aufweist.

Der Tastaturzähler 1 1st in drei gesonderte Abschnitte (oder ' gesonderte Zähler) 2, 3 und 4 unterteilt. Der erste Abschnitt 2 ist so eingerichtet, dass er Modulo 12 zählt und damit jede der zwölf Tasten für jeden Ton einer Oktave bezeichnet. Der zweite Abschnitt 3 zählt Modulo 8 zum Kennzeichnen einer jeden der acht Oktaven, die eine der vier Tastaturen umfasst. Der letzte Abschnitt 4 zählt Modulo 4 zum Kennzeichnen einer jeden Tastatur der Orgel· Der gesamte Tastaturzähler ist daher so eingerichtet, dass er Modulo 384 zählt, d*h· am Schluss von je 384 Zählungen ist der gesamte Satz aller Tastaturen erfasst (abgetastet) ^f worden, und die Zählung beginnt wieder am Anfang. Zu diesem Zweck kann jeder Zählerabschnitt aus einem gesonderten herkömmlichen Ringzähler bestehen, und die drei Zähler sind zu einer Kaskadenschaltung mit einander verbunden, so dass, wenn der Abschnitt 2 die höchste Zahl erreicht hat, der Zählerabschnitt 3 seinen Inhalt um eine Eins erhöht, während der Zählerabschnitt 2 seine Zählung von Anfang an wieder aufnimmt. Dasselbe gilt für die Zählerabschnitte 3 und 4·

Das Eortschalten im Zählerabschnitt 2 erfolgt durch Zuführen von Taktimpuleen aus einer Haupttaktimpulsquelle 5, die Taktimpulse mit genügend hoher Repetitionsfrequenz erzeugt, so dass mit Sicherheit eine Auflösung einer Betätigung oder eines Ireisetzens einer Taste einer Tastatur erfolgt, d.h., es wird in jedem .falle ein Impuls zugeführt. Um diese gewünschte Auflösung zu erhalten, wird eine Abtastung aller Tastaturen der Orgel mit einer Geschwindigkeit von zweihundertmal pro Sekunde oder mehr

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als ausreichend angesehen. Bei dem oben angeführten .Beispiel bedeutet dies mindestens 200 mal 384 = 76.800 Zählungen pro Sekunde, so dass eine Haupttaktimpulsquelle gut geeignet ist, die Taktimpulse mit einer Frequenz von 100 kHz erzeugt*

Vom Zähl er ab schnitt 4 gehen insgesamt 4 .Leiter ab, die mit je einer Ringzählerstufe verbunden sind, so dass diejenige Tastatur ermittelt werden kann, die gerade abgetastet wird. Ebenso führen vom Oktavenzähler 3 acht Leiter zu acht Ringzählerstufen und ermöglichen die Ermittlung derjenigen Oktave, die im betreffenden Zeitpunkt abgetastet wird. Von den Zählern 3 und 4 gehen insgesamt 12 Leiter ab, über die Signale geleitet werden, die zweiunddreißig (8x4) mögliche Zustände des Tastaturzählers anzeigen. Ein besonderer Zustand der 32 Zustände, der einer bestimmten Oktave einer bestimmten Tastatur entspricht, die zurzeit abgetastet wird, wird unter Verwendung einer Dekoderschaltung 7 ermittelt, die zweiunddreißig UiaD-Gatter 8-1, 8-2, 8-3 »·_β·8-32 (ji'ig.2) aufweist, von denen jede Gatterschaltung zwei Eingänge und einen Ausgang aufweist· Die Anordnung besteht aus vier Gruppen mit je acht Gattern, wobei einer der beiden Eingänge eines jeden Gatters einer bestimmten Gruppe mit einem der vier Leiter des Zählers 4 verbunden ist, während der andere Eingang dieser tratter mit einem bestimmten Leiter der vom ZMler abgehenden acht Leiter verbunden ist. Die gleiche Zusammenschaltung besteht bei jeder Gruppe von U^G-Gattern mit dem einzigen Unterschied, dass jede Gruppe einem anderen Ausgangsleiter des Zählerabschnittes 4 zugeordnet ist. Bei dieser Anordnung zeigt die logische Dekoderschaltung jede Oktave von Tasten in der Orgel durch einen entsprechenden Treiberimpuls an, wenn der Zähler eine dieser Oktave entsprechende Zahl enthält.

Die Ausgangsimpulse aus den UaD-Gattern (oder Troiberscnaltungen) dtr Dekoderschaltung 7 werden betreffenden Leitungen der zweiunddreiSig Sammelleitungen zugeführt, die allgemein mit 10 bezeichnet sind, und über diese zu einer Tastatursühaltanordnung 11 geleitet, die daher eine EingangsSammelleitung 10 für jede Oktave von Tasten in der Orgel (unter Einschluss jeder Oktave einer jeden Tastatur) aufweist, so daas auf jeder Eingangssammelle itung in jeder Sekunde ungefähr zweihundertmal ein Treiber-

impuls

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auftritt, wie als Beispiel für die Abtastung der Tastaturen angeführt, wobei eine ausreichende Auflösung der Betätigung der Tasten erreicht wird« Die Schaltanordnung 11 ist ferner mit zwölf Ausgangsaammelleitungen versehen, die allgemein mit 12 bezeichnet sind, von denen jede Leitung einem der zwölf Töne (und damit einer der swölf !Tasten) einer gegebenen Oktave zugeordnet ist.

Die Anordnung 11 stellt grundsätzlich eine Diodenschaltmatrix dar, in der in Abständen lingangsleiter 10 und Ausgangsleiter 12 rechtwinklig zu einander angeordnet sind, so dass nach der Fig«3 insgesamt Xreurrangsstellen vorliegen in der ü-esamtanzahl von 384, von denen jede Kreuzungsstelle einer Zahl im Tastaturzäiiler 1 entspricht·« Wie bei einer derartigen Matrix üblich, &v_h.en die sich kreuzenden .Leiter nicht direkt mit einander in Verbindung sondern über eine ⁿSprung"-Diode gleich der Diode 13 in der Fig«4, die so gepolt ist, dass sie von einem Eingangsleiter aus in Richtung zu e irrem Aus gangs leiter 12 leitet Jeder Diode 13 ist ein liorraaierweiae offener Schalter 14 vorgeschaltet, der einer bestimmten Taste der Orgel zugeordnet ist, so dass bei einer Betätigung der betreffenden Taste der Schalter 14 geschlossen wird, während bei einer Freigabe der Taste der Schalter wieder geöffnet wird. Andererseits kann jeder der Schalter 14 selbst eine Taste der verschiedenen Tastaturen der Orgel bilden.

Obwohl der Schalter 14 schematisch als einpoliger Schalter dargestellt ist, so können jedoch auch elektronische, elektromechanisch^, elektromagnetische usw. Schalter verwendet werden. Der Schalter 14 apricht daher auf eine besondere Form der Betätigung beim !Niederdrücken einer Taste an oder kann selbst die Taste bilden, wobei eine zugehörige Diode 13 am Schnittpunkt eines Eingangsleiters 10 mit einem Aus gangs leiter 12 den Stromkreis schließt, wenn die betreffende Taste betätigt wird, während der Stromkreis beim Freisetzen der Taste wieder geöffnet wird. Bei Betätigung einer Taste werden über die betreffende Diode und den geschlossenen Schalter 14 aus dem Haupttaktgeber 5 von einem Eingangsleiter 10 zu einem Ausgangsleiter 12 positive Impulse mit einer Frequenz von ungefähr 200 pro Sekunde geleitet.

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Würde ein Schalter 14 allein, d.h. ohne Vorschaltung einer Diode 13 benutzt werden, um ein Signal zwischen Eingangs- und Ausgangeleitern in der Anordnung 11 weiterzuleiten, so würde der Nutzen der Diode entfallen, die in höherem Grade eine Isolation gegen Quellen möglicher Störungen (Bauschen) bewirkt und eine Rüekkopplung Ton Ausgangeleitern zu Bingangsleitern verhindert,

Wie aus der Fig.3 su ersehen ist, sind die Ausgangsleiter 12 der Schaltanordnung 11 mit einer Snkoderschaltung 15 verbunden, die ihrerseits mit 12, allgemein mit 16 bezeichneten Ausgangsleitern in Verbindung steht, die Tom Sastaturzählerabschnitt 2 abgehen. Um eine Anordnung su schaffen, in der jede Taste der Orgel einem bestimmten Zeitabschnitt in einer Zeitmultiplex-Wellenform zugeordnet ist, werden die Schalter 14 für die betreffenden Saaten in der Schaltanordnung 11 geeigneterweise in einer bestimmten !Reihenfolge angeordnet* Angenommen, ein bestimmter Ausgangsleiter 17 der Schalt anordnung sei der Hot· A einer Oktave zugeordnet, so muss, ein zweiter Ausgangeleiter 18 der flöte B einer OktaTe zugeordnet werden usw. Dann sind die Schalter 14 in der dem Ausgangsleiter 17 entsprechenden Heihe der Matrix 11 den Tasten zugeordnet, die der Kote A in jeder Oktave von Tasten in der Orgel entsprechen. Der Ort eines jeden Schalters 14 in jeder Spalte der Matrix 11 entspricht einer bestimmten Oktave von Tasten in der Orgel und damit ei^? ^r bestimmten Oktave, die von einer bestimmten Tastatur erfasst wird.

Jeder der Ausgangsleiter 12 unter Einschluss der Leiter 17, 18 usw. steht mit einem der beiden Eingänge eines betreffenden UüD-Gatters der zwölf UäD-öatter 20-1, 20-2, 20-3..·20-12 der Enkodersohaltung 15 in Verbindung. Ein Ausgangsleiter 16 des Zahlerabschnittes 2, der der Eingzählerstufe zugeordnet ist, die die Zahl für eine bestimmte Kote (Taste) in einer gegebenen Oktave bezeichnet, steht mit dem anderen Eingang eines UMD-Gatters der Enkod era ehaltung in Verbindung, dem ein Impuls über den derselben jüote zugeordneten Aus gangs Ie lter 12 zugeführt wird. Die gleiche Zusammenschaltung ist für jeden der übrigen elf Ausgangsleiter 16 des Zählerabschnittes 2 in bezug auf die TJjSiD-Gatter 20 und die Ausgangsleiter 12 Vorgesehen. Wird beispielsweise der der Reihe von Schaltern 14 in der Matrix 11 für die

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JXote A zugeordnete Ausgangsleiter 17 mit einem der Eingänge des UBD-Gatters 20-1 verbunden, dann wird der Aus gangs le it er 22 aus der Stufe des Zählers 2, die der der Jttote A zugeordneten Zahl entspricht, mit dem übrigen Eingang des Gatters 20-1 verbunden. Die Ausgänge der UND-ßatter 20 stehen mit den betreffenden Eingängen von ODER-G-attern 23 in Verbindung, wobei der Ausgang des ODER-Gatters das Ausgangssignal aus der Enkoderschaltung darstellt. Die Enkoderschaltung 15 wandelt daher den Parallelausgang der Matrix 11 in ein Serienausgangssignal um in Überein·»- stimmung mit der Abtastung der Ausgangsleiter 12. Diese Schaltung erzeugt daher ein Zeitmultiplexsignal auf einem von der Enkoderschaltung 15 abgehenden einzelnen Leiter 25·

Andererseits kann anstelle des Enkoders 15 nach'der Pig*3 auch eine Schaltung nach der fig,3A vorgesehen werden· Hiernach weist die Enkoderschaltung ein Schieberegister 80 mit zwölf zu einer Kaskadenschaltung mit einander verbundenen Stufen SR1, SE2, SR3.»»SR12 auf, von denen jede Stufe mit einem entsprechenden Ausgangsleiter 12 der Schaltmatrix 11 verbunden ist und entsprechende Ausgangsimpulse empfängt. Die Schieberegisterstufen werden parallel mit den Daten gefüllt, die aus der Sehaltmatrix11 über die Aus gangs le it er 12 abgelesen werden, wenn auf einem der zwölf Ausgangsleiter 16 des Motenzählers ein Impuls auftritt. Derjenige Ausgang des Notenzählers, der das Ladekommando für alle zwölf Stufen des Schieberegisters 80 zuführen soll, wird so gewählt, dass die größte Zeitspanne verstreichen kann zwischen jedem Vorrücken des Oktavenzählers 3 und des Tastaturzählers 4 und dem Beladen des Schieberegisters· M.a.W·, es ist außerordentlich erwünscht, dass die in das Schieberegister aus der Schaltanordnung einzutragenden Daten soweit wie möglich stabilisiert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass diejenigen Zähler, deren Abtastung die Erzeugung dieser Daten bewirkt, mindestens unmittelbar vor dem Laden zur Ruhe gelangen. Die Zählerstufe für die erste Note oder eine der vorausgehenden Stufen wird so gewählt, dass dem Schieberegister 80 Ladeimpulse zugeführt werden.

Schieb«impulse werden dem Schieberegister aus dem Haupttaktgeber 5 zugeführt, der auch den .Notenzähler 2 versorgt, wobei der Inhalt einer jeden Schieberegisterstufe auf die nächstfolgende

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Stufe übertragen wird mit Ausnahme während derjenigen Bitzeiten, in denen ein Ladeimpuls aus dem aotenzähler gegenüber einem Schiebeimpuls bevorrechtigt ist. Das Schieberegister 80 wird daher parallel geladen, und der Dateninhalt des Registers wird dann aus dem Register Serienweise auf der Enkoderausgangsleitung 25 bis zu einer ein Bit umfassenden Pause ausgetragen, wenn ein weiterer Satz von Daten in das Schieberegister parallel eingetragen wird, auf welchen Vorgang eine weitere Serienablesung über die Leitung 25 erfolgt« Dieser Serienimpulszug stellt das Zeitmultiplex-Ausgangssignal der Enkoderschaltung 15 dar, wie bei der Ausführung nach der Pig.3, mit der Ausnahme, dass bei der- Schaltung nach der !"ig·3a die Dekodersohaltung 7 (und die die Impulse zuführenden Zähler 3 und 4) eine längere B$ruhigungszeit beanspruchen.

Diese Vorgänge stellen eine Umwandlung der Information auf den Ausgangeleitern 12 in eine Zeitmultiplex-Wellenform auf dem Ausgangsleiter 25 der Enkoderschaltung 15 dar.

Im Zeitmultiplexsignal ist jeder Taste ein Zeitabschnitt in den 384 Zeitabschnitten zugeordnet, die eine vollständige Abtastung aller Tastaturen der Orgel umfassen. Bei dem besonderen Beispiel der Zeitgebung durch den Haupttaktgeber 5 wird die in der Sig.5 dargestellte Wellenform ungefähr zweihundertmal in der Sekunde erzeugt. Diese Wellenform enthält alle Jtiotenwählinformationen in Seriendigitalform auf einer einzelnen Ausgangsleitung, während bisher komplizierte Schaltungen benötigt wurden. Die Entwicklung dieser Wellenform wird nachstehend an einem Beispiel für die Arbeitsweise der soweit beschriebenen Schaltung erläutert, Alle bisher beschriebenen Zählerschaltungen und logischen Schaltungen können in einem sehr kleinen Baum angeordnet werden, wenn sie als integrierte Schaltungen unter Anwendung mikroelektronischer Verfahren hergestellt werden.

Bei Betätigung des Hauptschalters für die elektronische Orgel werden alle Schaltungselemente in den Betriebszustand versetzt, und der Haupttaktimpulsgenerator führt dem Tastaturzähler 1 Impulse mit der genannten frequenz zu. Wird eine Taste an einer Tastatur der Orgel betätigt (Manuale und Pedale), so wird ein Schalter 14, dem eine Diode 13 vorgeschaltet ist, am Schnittpunkt

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zwischen einem Eingangsleiter 10 und einem Ausgangsleiter 12 der Matrix 11 geschlossen, wobei diese beidön leiter mit einander verbunden werden und die aus dem Dekoder 7 über einen gegebenen Leiter 10 zugeführten Impulse zum angeschlossenen Ausgangsleiter 12 und damit zum Enkoder 15 weiterleiten. Wurde beispielsweise die laste für die Note C in der zweiten Oktave betätigt, so erscheint O₂ im betreffenden Zeitabschnitt des Multiplexsignals aus dem Enkoder 15 und tritt wiederholt in demselben Zeitabschnitt bei jeder Abtastung der Tastaturen der Orgel auf, solange die Taste niedergedrückt wird. M.a.W., auf dem Ausgangsleiter 10 des der zweiten Oktave des Manuals, auf dem gespielt wird, zugeordneten Dekoders 7 tritt ein Impuls auf in Abhängigkeit von der Abtastung durch den Haupttaktimpulsgenerator 5, wenn die zu dieser Oktave gehörende Zählerstufe im Oktavenabschnitt 3 des Tastaturzählera erregt wird, und wenn die diesem Manual zugeordnete Zählerstufe im Abschnitt 4 des Tastaturzählers erregt wird. Die Verbindung zwischen den betreffenden Eingangsund Ausgangsleitern 10, 12 der Schaltmatrix 11 für die besondere Oktave der betreffenden Tastatur wird hergestellt durch kurzzeitiges oder fortgesetztes Niederdrücken der Taste, die dem Schalter 14 für diesen Schnittpunkt in der Matrix zugeordnet ist. Da nach den bisherigen Ausführungen jeder Schalter einer bestimmten note (Taste) zugeordnet und in einer bestimmten Reihe der Schaltmatrix angeordnet ist, so wird dem betreffenden Ausgangsleiter 12 der Schaltmatrix ein Signal zugeführt. Jedesmal, wenn die genannte Note, in diesem js'alle die note C, in der Folge der Zählungen im hοtenabschnitt 2 des Tastaturzählers abgetastet wird, wird dem UÄD-Gatter 20 über einen Ausgangsleiter 12 ein »weiter Eingang zugeführt, wobei dem GDEE-tfatter 25 ein Impuls zugeführt wird. Aufgrund dieser Arbeitsweise erscheint der am Ausgang des ODER-tfatters 23 auftretende Impuls immer in dem besonderen Zeitabschnitt des Multiplexsignals für eine bestimmte Kote, die einer bestimmten Taste einer besonderen Tastatur der Orgel zugeordnet' ist.

Wird mehr als eine Taste betätigt entweder auf einer oder auf verschiedenen Tastaturen, so arbeitet die soweit beschriebene Einrichtung für jede betätigte Taste in der gleichen

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beschriebenen Arbeitsweise» Wird beispielsweise auf dem einen Manual die Taste für die Jüote G₂ und auf einem zweiten Manual die Taste für die fiote B. betätigt, und werden auf einem dritten Manual die Tasten für die üoten De» Er und G,- betätigt, so werden gleichzeitig die entsprechenden Töne als Tonausgang der Orgel erzeugt. Hierbei werden die betreffenden Schalter H in der Schaltmatrix 11 geschlossen und stellen Verbindungen zwischen den betreffenden Eingangs- und Ausgangsleitern 10 und 12 für die betreffenden Oktaven und Manuale her. Werden den betreffenden UÄD-Gattern 20 im Enkoder 15 Schaltsignale aus den der Eeihe nach erregten Zählerstufen des ixotenabschnittes 2 während der Abtastung, die von diesem Tastaturzählerabschnitt durchgeführt wird, so werden die auf den von den geschlossenen Schaltern H verbundenen Aus gangs leitern 14- auftretenden Impulse in die betreffenden Zeitabschnitte des MuItipleisignals über den von dem ODER-ü-atter 23 des Enkoders 15 abgehenden Ausgangsleiter 25 für die betreffenden .Noten eingetragen·

Die Fig.5 zeigt ein Beispiel für eine auf diese Weise erzeugte Multiplexsignalwellenform. Die Impulse in den Zeitabschnitten treten in der dargestellten Reihenfolge mehrmals in der Zeitspanne auf, in der die Tasten betätigt werden. In der Auswirkung werden daher gleichzeitig die den betätigten Tasten entsprechenden Töne als Tonausgang der Orgel wiedergegeben.

im ach der Darstellung in der Pig.6 wird das tailtiplexsignal aus dem Enkoder 15 dem logischen Generatorzuordnungsnetzwerk zugeführt, der einer betätigten Taste einen Tongenerator 28 zuordnet, so dass ein bestimmter Ton erzeugt wird, wenn der zugehörige Impuls zuerst im betreffenden Zeitabschnitt des dem logischen Netzwerk zugeführten Multiplexsignals auftritt. Stehen bei einer bestimmten Orgel nur zwölf Tongeneratoren 28 zur Verfügung, so werden die Zuordnungen der Eeihe nach (in der Reihenfolge der Verfügbarkeit) durchgeführt, und nachdem einmal bestimmte Impulse allen verfügbaren Tongeneratoren zugeführt worden sind, befindet sich die Orgel im Zustand der Sättigung. Danach können weitere Zuordnungen erst durchgeführt werden, wenn ein oder mehrere Tongeneratoren freigeworden sind. Bei zwölf oder mehr Tongeneratoren ist es jedoch außerordentlich

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■unwahrscheinlich, dass die Orgel jemals den Zustand der Sättigung erreicht, da es ziemlich unwahrscheinlich ist, dass zu einer gegebenen Zeit gleichzeitig mehr als zwölf Tasten beim Vortrag eines Musikstückes betätigt werden. Die Ausgangswellenformen aus den besetzten Tongeneratoren mit den ordnungsgemäßen Frequenzen für die gespielten üoten werden als Ausgänge zu den entsprechenden Wellenformungs- und Verstärkungsnetzwerken geleitet und damit zu den Lautsprechern der Orgel. Erzeugen die Tongeneratoren 28 die gewünschte Wellen form in Digitalform, wie bei der noch zu beschreibenden Ausführungsform, so werden die Signale einem Digital-Analog-Konverter zugeführt, dessen Ausgang zu einem Wellenformungsnetzwerk geleitet wird«

Zu einer gegebenen Zeit kann jeder Tongenerator 28 sich nur in einem von drei möglichen Zuständen befinden, obwohx die einzelnen Zustände von dem einen Tongenerator zum nächsten Tongenerator verschieden sein können. Diese drei Bedingungen oder Zustände sind

(1) eine von einem besonderen Impuls im Multiplexsignal darge-stellte Note hat den Tongenerator besetzt oder beansprucht,

(2) der Töngenerator ist zurzeit unbesetzt und steht zur Verfügung, wird jedoch von dem nächsten ankommenden Impuls im Multiplexsignal für eine Jüote, die noch keinen Tongenerator besetzt hat, besetzt oder in Anspruch genommen und

(3) der Tontenerator ist zurzeit unbesetzt und steht zur Verfügung und wird von dem nächsten ankommenden Impuls nicht besetzt.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, können von den im vorliegenden Beispiel vorgesehenen zwälf Tongeneratoren sich in dem einen oder anderen der Zustände (1) und (3) befinden; jedoch zu einer gegebenen Zeit sich nur einer der Tongeneratoren im Zustand (2) befinden. Das heißt, nur dieser Tongenerator kann als nächster Tongenerator besetzt oder in Abspruch genommen werden. Wird der sich im Zustand (2) befin- · dende Tongenerator von einem ankommenden Impuls besetzt, so

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wird der nächste ankommende Impula, der noch keinen Tongenerator besetzt hat, demjenigen Generator zugeordnet, der sieh gerade im Zustand (2) befindet. Ist" beispielsweise der dritte Tongenerator der zwölf Generatoren von einem ankommenden Impuls (Tondarstellung) besetzt worden, und wird der vierte Tongenerator von einer vorhergehenden üotenwahl immör noch besetzt gehalten, so steht der vierte Tongenerator für den nächsten ankommenden Impuls nicht zur Verfügung, und das Yorrecht der Besetzung muss auf den nächsten Tongenerator übergehen, der zurzeit nicht besetzt ist· Sind alle Tongeneratoren besetzt, d.h. sie befinden sich im Zustand (i), dann ist die Orgel gesättigt, und weitere flöten können erst dann gespielt werden, wenn mindestens ein Tongenerator wieder freigeworden ist. Wir bereits bemerkt, ist die Sättigung einer Orgel mit zwölf oder mehr Tongeneratoren höchst unwahrscheinlich.

Die Generatorzuordnungseinrichtung 26 dient zum logischen Zuordnen der Tongeneratoren 28 aufgrund der obengenannten drei Betriebszustände. Die Figuren 7A und 7£ zeigen eine Ausführungsform der logischen Generatorzuordnungsschaltung. Mach der Fig.7a wird ein Hingzähler 30 oder ein 12-Bit-Sehieberegister, bei dem jeweils nur eine Bit-Stelle eine logische ^H1^H enthält, benutzt zum Einführen einer Anspruchswahl, d.h. zum Einleiten der Besetzung des nächsten verfügbaren Tongenerators aus der Gruppe der in der Orgel vorgesehenen Tongeneratoren 28. Ein Schiebesignal auf dem .Leiter 32 verschiebt die ^tt1^H in die nächst* Bit-Stelle. Jede Bit-Stelle entspricht einem bestimmten Tongenerator* so dass die Anwesenheit der logischen *1^M in einer bestimmten Bit-Stelle zeigt den als nächsten zu besetzenden Tongenerator ähj vorausgesetzt, dass dieser nicht bereits besetzt ist.

Jedesmal, wenn die logische ^H1ⁿ in einer Stufe des Schidttiregietirs 30 auftritt, erscheint auf dem betreffenden Auegiag«- ieiter 34 dieser Stufe ein "Anspruchewähl"-signal. Buses An-Bpi-tteiifttftlilBignal wird über den Leiter 36 dim einen Eingang eiMti tier &t$M*att§r ^5 Und über din leiter ff einer weiteren loiiseä·« Sehaltung aufführt, die noch ii&t&ä der Tig,7B fcösbiifi&ßiß wir** Sie Auiiiniiiiiiter ftller ÜHD-aatter 35 at#fc»ä mit eiriftm fceionderen Singangaleiter β ine β ODBR-tlattera 40 in

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Verbindung, das seinerseits einen Eingang einem UND-Gatter 42 zuführt, dessen anderer Eingang aus Impulse^ besteht, die aus dem Haupttaktimpulsgenerator 5 zugeführt werden.

Im .Betrieb der in der iig«7A darge stellten logischen Tongenera tor zuordnungs schaltung sei angenommen, dass die zweite Stufe des Schieberegisters die logische ^H1" enthalte. Diese

führt daher ein Signal "Anspruchswahl 2" dem zugehörigen tter 35 zu und ferner über den Leiter 37 einer weiteren logischen Schaltung. Diese weitere logische Schaltung bestimmt, dass der zugehörige Tongenerator besetzt werden kann, und dem zweiten Eingang des zugehörigen UHD-Gatters 35 wird ein Signal "beansprucht" als zweiter Eingang zugeführt. Da beide Eingänge für dieses HHD-Gatter nunmehr "wahre" Eingänge sind, so wird dem Synchronisierungsgatter 42 über das QDSR-Gatter 40 ein Ausgangsimpuls zugeführt. Das Gatter 42 erzeugt einen "Schiebe"-Impuls auf dem Leiter 32, wenn zugleich der Aus gangs impuls auf dem ODER-Gatter 40 und ein Taktimpuls aus dem Haupttaktimpulsgenerator 5 auftritt· Dementsprechend wird die logische "1" um eine Bitstelle aus der zweiten Stufe in die dritte Stufe des Schieberegisters 30 als Vorbereitung für die Besetzung des nächsten Tongenerators Tersetzt.

Ist jedoch der der dritten Stufe entsprechende Tongenerator fön einem früheren κοtenimpuls im MuItipiexsignal bereits besetzt, ÜO liegt am zugehörigen UHD-G-att.er 35 ein Signal "beansprucht" äis ein Eingang vor, und wenn ein "Anspruchswähl-"signal als ändere Eingang an diesem Gatter auftritt, da die dritte

die einzelne logische "1" enthält, so wird auf dem Leiter sofort ein weiterer Schiebeimpuls erzeugt, der die logische in die rierte Stufe des Schieberegisters versetzt. Diese Tirrifcfaiebung der *i" wird fortgesetzt, bis ein nicht beanspruch— %<§r !©»generator gewählt worden iet. Sollte dtir fall eintreten, der Zeit* in der ein nicht beanspruchter Tongenerator wird, keine Taste auf einer Tastatur betätigt wird, so f§r%i§it»t die *i*■ in äerjfeniglii Schieberegisterstufe, die zu dem ?ongen«rator gehört, bi« dia fciiriffiüden UIiD-Gatter lignfcl ^Beöaäfcrttehi¹* aufführt wird, d.h., bis der gewählte lü|ln*rÄtor ttesÄisi oäfer b^inM^riicht wird, da bis zu dieser

Zeit keine weiteren Schiebesignale auftreten können.

Nach der Fig.7B ist jedem Tongenerator ein entsprechender Teil der logischen Generatorzuordnungssehaltung zugeordnet. M.a.W., die Schaltung nach der i"ig.7B steht mit geringen genannten Ausnahmen mit dem ±t^en Tongenerator in Verbindung (i = 1, 2, 3 ....12), und da alle Teile dieser Schaltung einander gleich sind, so genügt die Beschreibung eines dieser Teile. Es ist ein UND-Gatter mit drei Eingängen vorgesehen, von denen dem einen Eingang das Multiplexsignal aus dem Enkoder 15 zugeführt wird sowie den betreffenden Eingängen der UnD-Gattern 50 der übrigen gleichen Teile der Schaltung für die anderen Tongeneratoren, während dem zweiten Eingang ein Anspruchswählsignal über den Leiter 37 zugeführt wird, der zur ersten Stufe des Schieberegisters 30 (Pig.7A) gehört· Dem dritten Eingang wird über den Leiter 52 ein Signal zugeführt, das anzeigt, dass der Impuls im Multiplexsignal noch keinen Tongenerator besetzt oder in Anspruch genommen hat. Diese Signale liegen natürlich nicht vor, sofern nicht die betreffenden Torfälle tatsächlich auftreten. Treten jedoch alle drei genannten Signale an den Eingängen des UflD-tfatters 50 auf, so wird einer Anspruchs-tflipflopsehaltung 53 ein diese in den Zustand ^M1" versetzendes Signal zugeführt, wobei die Flipflopschaltung in den Zustand "beansprucht" versetzt und zugleich dem DHD-Öatter 35 ein Signal "beansprucht" zugeführt, das der ersten Stufe des Schieberegisters 30 und dem zugehörigen Tongenerator 28 zugeordnet ist.

Es ist ein Modulo-384-Zähler 55 vorgesehen, mit dem durch den betreffenden Teil der logischen Generatorzuordnungsschaltung ermittelt werden kann, ob im Multiplexsignal derjenige Impuls noch vorhanden ist, der zur Besetzung des betreffenden Tongenerators geführt hat. Zu diesem Zweck wird der Zähler 55 mit dem Tastaturzähler 1 (gleichfalls ein Modulo-384-Zähler) dadurch synchronisiert, dass aus dem Haupttaktimpulsgenerator 5 zugleich Taktimpulse zugeführt werden. Die Zählung eines jeden Zählers in bezug auf einen unbesetzten Tongenerator wird synchron gehalten mit der Zählung des Tastaturzählers 1 dadurch, dass eine» TJHD-tratter 58 ein dieses in den Zustand "0" versetzendes Signal jedesmal dann zugeführt wird, wenn der TastaturzMhler die Zahl

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erreicht hat und mit einer neuen Zählung beginnt. Dieses Signal bewirkt eine Rückstellung des Zählers 55 nur dann, wenn der zugehörige Tongenerator unbesetzt ist. Diese letztgenannte Information wird durch den Zustand der Flipflopschaltung 53 angezeigt, d.h., es wird dem ÜSD-Gatter 58 als zweiten Eingang ein Signal "nicht beansprucht" zugeführt, wenn die Flipflopschaltung 52 sich im Zustand "unbeanaprucht" befindet»

Wird jedoch die Flipflopsehaltung und damit der zugehörige Tongenerator in Anspruch genommen, so ist die Anzeige des Zeitabschnittes erwünscht, in dem sich der die Beanspruchung bewirkende Impuls befindet, aus welchem Grunde dem Zähler 55 ein Zurückstellungssignal immer dann zugeführt wird, wenn das UiJiD_Gratter 50 ein Aus gangs signal erzeugt. Im Zustand "beansprucht·* erfolgt bei dem Zähler 55 die Zählung "0" bei jedem Wiederauftreten des "Beanspruchungs"-Impulses in der Multiplexwellenform. Diese Information ist aus verschiedenen Gründen wertvoll, weil dadurch z.U. die Besetzung eines bereits besetzten Tongenerators verhindert wird, wenn die Zählung "0" fortgesetzt wird und zugleich mit einem Impuls in der Miltiplexwellenform auftritt, und ferner wird die Freisetzung einer Taste angezeigt, wenn die Zählung "0" nicht mehr von einem Impuls in der Zeitmultiplexwellenform begleitet wird. Eine Besetzung wird dadurch verhindert, dass ein die Zählung "0" aus dem Zähler 55 darstellendes Signal dem betreffenden Eingang eines ODER-Gatters 60 zugeführt wird, das allen Tongeneratoren und deren logischen Generatorzuordnungsschal tungen zugeordnet ist. Die dem ODER-Gatter 60 zugeführte logische "1" wird umgekehrt, so dass dem UHD-Gatter 50 identische logische und zugleich auftretende Eingänge nicht zugeführt werden können. Wird andererseits die Zählung "0" lediglich mit der Zählung ^w0" des Tastaturzählers synchronisiert und ist nicht die Folge einer Besetzung des zugehörigen Tongenerators, so wird die nachfolgende Besetzung dieses Tongenerators nicht gestört, da sie nicht zugleich mit einem Impuls im Zeitmultiplexsignal erfolgt. Die Freisetzung einer Taste wird dadurch angezeigt, dass das Signal "Zählung Kuli" einem ÜMD-Gatter 62 zugeführt wird, das ferner ein Signal aus einem Inerter 63 empfängt, dem Eingänge aus dem Zeitmultiplexsignal zugeführt werden.

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Fällt die Zählung "0" mit einem Impuls im Multiplexsignal zusammen j so verhindert die Inversion dieses Impulses, dass das UND-Gatter 62 einen Ausgang erzeugt und zwar deswegen, weil das Zusammentreffen der Uullzählung mit dem Impuls im Multiplexsignal die fortgesetzte Betätigung derjenigen Taste anzeigt, die den Tongenerator besetzt hat. Das Ausbleiben eines solchen Zusammentreffens zeigt an, dass die Taste freigesetzt worden ist und führt zur Erzeugung eines Signale "Taste freigesetzt·¹. Die Abtastung der Tastaturen erfolgt so rasch, dass jede Verzögerung zwischen dem tatsächlichen Freigeben der Taste und der Erzeugung des genannten Signals vernachlässigt werden kann und in jedem Falle nicht wahrgenommen wird. Weiterhin kann die Erzeugung eines falschen Signale "Taste freigesetzt" bei einem zurzeit nicht besetzten Tongenerator als Folge einer .Nullzählung des Zählers 55, die mit der iJullzählung des Tastaturzählers synchronisiert ist und bei gleichzeitigem Ausbleiben eines Impulses im Zeitmultiplexsignal keine Einwirkung haben auf den Tonausgang der Orgel, da der betreffende Tongenerator nicht in Anspruch genommen worden ist und daher keinen Ton erzeugt· In jedem Falle wird das vom UND-Gatter 62 erzeugte Signal "Taste freigesetzt" einer logischen Yerzögerungsschaltung des Tongenerators zugeführt, die eine Verzögerung des erzeugten Tones bewirkt. Diese Schaltung bewirkt ferner ein Schwinden des Tones.

Der Signalausgang des UHD-Gattere 50, der erzeugt wird, wenn dem Gatter zugleich drei Eingangssignale zugeführt werden, wird der das Einsetzen und das Abklingen der Töne bestimmenden Schaltung des Tongenerators und, wenn gewünscht, den Schlagzeugreglern zugeführt, und ferner werden die bereite genannten Funktionen der Versetzung des Flipflops 53 in den Zustand "1" und der Eückstellung des Zählers 55 ausgeübt.

Die logische Zuordnungsschaltung nach den Figuren 7A und Iß kann nur für eine kleine Anzahl von Tongeneratoren, im vorliegenden Beispiel für zwölf Generatoren vorgesehen werden wegen der zu berücksichtigenden Kosten und wegen der Möglichkeit, wieviel Tasten normalerweise zugleich betätigt werden können. In jedem Falle muss jeder Tongenerator jede gewünschte Frequenz erzeugen können, die jeder .Note in jeder Oktave entspricht, die

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auf einer elektronischen Orgel gespielt werden kann.

Die Fig.8A zeigt als Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel für einen geeigneten Tongenerator zum Erzeugen derjenigen !Frequenzen, die für die auf d en Tastaturen der Orgel gewählten JNoten, erforderlich sind. Die betreffenden Frequenzen werden erzeugt durch Adressieren einer Speichereinheit, die Amplitudenabgriffe der gewünschten Wellenform enthalten, die in den gleichen Abstand von einander aufweisenden Zeitpunkten erhalten werden. Da die Abgriffpunkte die gleichen Zeitabstände aufweisen und keine gleichen Abstände auf der Basis, dass für jede Notenfrequenz eine ganzzahlige Anzahl von Abgriffen pro Periode vorliegt, so verändert sich der Phasenwinkel zwischen Abgriffpunkten entsprechend der zu erzeugenden Frequenz des Tones· Aus dem in der Fig. 8A dargestellten Tongeneratorsystem ist die Anwendung der Lehren der Erfindung für die Adressierung einer Speichereinheit in wahlweise bestimmbarem Ausmaß zu ersehen.

Für die Verwirklichung der Speicheradressierungseinrichtung nach der Erfindung wird der Tastaturzähler 1 vorzugsweise mit einem .Noten- oder Tastenzählerabsciinitt 2 versehen, der mindestens eine normalerweise unbenutzte Zählung durchführen kann, die der Anfangszählung vorangeht, die die Folge der zugehörigen Tasten und Noten darstellt. Diese zusätzliche Zählung, für die lediglich ein Zähler mit einer größeren Kapazität als erforderlich vorgesehen zu werden braucht, dient zum Erzeugen eines ^l*Start^H-Impulses, der der Zählung vorangeht, die jedesmal dann erfolgt, wenn der Tastaturzähle auf imll zurückgestellt wird. Ein solcher Startimpuls im Tastaturimpulszug kann beispielsweise einer imaginären Taste zugeschrieben werden, die ungefähr um zwei Oktaven unter der niedrigsten Note in einem jeden Manual gelegen ist. Dieser Startimpuls ist daher der erste Impuls in der Abtastung von den niedrigen Frequenzen aus bis zu den hohen Frequenzen einer jeden Tastatur und tritt selbsttätig mit der Rückstellung des Zählers 1 auf. Der Startimpuls wird für einen noch zu erläuternden Zweck einem Flipflop 100 zugeführt. Außerdem wird die Jüullzählung oder die die !Rückstellung bezeichnende Zählung des dritten Oktavenabschnittes des Tastaturzählers 1 dem anderen Eingang des Flipflops 100 zugeführt. Die Datenspeicher-

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einheit, die in wahlweise bestimmbarem Ausmaß adressiert werden soll, enthält vorzugsweise nur die digitalen Amplitudenwerte an vorherbestimmten Abgriffpunkten einer einzelnen Periode der komplexen peiodischen Wellenform, die für alle Notenfrequenzen erzeugt werden. D.h., für jede gespielte Jtiote soll dieselbe komplexe periodische Wellenform erzeugt werden, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass der Phasenwinkel zwischen den im Speicher 101 gespeicherten Abgriffpunkten verschieden ist entsprechend der Frequenz, bei der die komplexe Wellenform reproduziert wird.

Bevor mit der Beschreibung der Einrichtung nach der Fig.8A und deren Arbeitsweise fortgefahren wird, wird auf die Fig.9 verwiesen, die eine typische komplexe Wellenform zeigt, die von einer Pfeifenorgel erzeugt werden könnte. Diese Wellenform nach der Fig.9 wurde durch Abgriffe an einer Anzahl von Punkten erzeugt, die in der Fig.9 als senkrechte Linien dargestellt sind, um die Amplitudendaten zu erhalten, die in der Speichereinheit 101 gespeichert werden sollen. Hur diese in gleichen Abständen erfolgten Amplitudenabgriffe werden im Speicher gespeichert, wobei die Speicherung absolut oder schrittweise erfolgen kann. Im erstgenannten Falle bestehen die erhaltenen Daten aus der tatsächlichen Amplitude der Ausgangswellenform am betreffenden Abgriffspunkt (d.h· in bezug auf einen null-Pegel auf der Abszisse), während im letztgenannten Falle die im Speicher 101 gespeicherte Amplitude an jedem Abgriffspunkt einfach aus der Differenz zwischen der Amplitude des vorliegenden Abgriffs und der Amplitude des unmittelbar vorhergehenden Abgriffs besteht. Jeder der im Speicher gespeicherten Amplitudenabgriffe besteht aus einem Digitalwort mit ungefähr sieben oder achts Bits.

Die Speichereinheit 101 kann aus einer Mikrominiaturdiodenanordnung nach der amerikanischen Patentschrift 3 377 513 (E.M. Ashby u.a.) erteilt am 9»April 1968 und auf die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung übertragen, bestehen. Die Anordnung kann z.B. eine Amplitudendarstellung der gewünschten Wellenform in Form eines acht Bit umfassenden binären Wortes an jeden der achtundvierzig oder mehr Abgriffspuhkten. Bei einer solchen Kapazität können bis zu 128 Amplitudenpegel außer einem Polaritätsbit

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(algebraisches Vorzeichen) gespeichert werden. In jedem ü'alle soll die Kapazität des Speichers 101 so groß bemeseen werden, dasB eine getreue Wiedergabe aller notenfrequenzen gewährleistet wird ·

Die Einrichtung zum Adressieren des Speichers 101 weist ein Speicherregister 102 auf, das nach der Rückstellung eine Zahl enthält, die den Phasenwinkel zwischen den Abgriffpunkten für die niedrigste .Notenfrequenz darstellt, die vom Tongenerator erzeugt werden soll· Das Speicherregister 102 steht mit einer Wiederinumlaufsetzungsschleife 103 in Verbindung, die einen Multiplier 104 und ein Gatter 105 enthält. Der Multiplier soll aufeinanderfolgend den Inhalt des Speicherregisters mit der zwölften Wurzel von Zwei (d_oh* mit 2 ' ) multiplizieren zwecks Berechnung der Phasenwinkel zwischen den Ahgrifspunkten der komplexen Wellenform, die im Speicher 101 gespeichert wird, und zwar für jede Notenfrequenz im gesamten Frequenzbereich, der von der Orgel erzeugt werden kann. Dies ist eine Folge des Umstandes, dass im gleichen Intervall der musikalischen Skala

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die Notenfrequenzen sich von einander um den Wert 2 ' unterscheiden. Die erforderliche Berechnung kann entweder in einer Serien- oder in einer Parallelanordnung erfolgen. Das Speicherregister kann z.B. eine Länge von 12 Bits aufweisen und kann bei der serienweisen Arbeitsweise alle zwölf Bits einmal wieder in umlauf setzen. In diesem falle wird die Multiplikationsschaltung 104- besonders für den Serienbetrieb eingerichtet. Der dritte Oktavenabschnitt des Tastaturzählers (Fig.i) verschiebt einmal alle zwölf Bits, so dass das Speicherregister jede Zählung des Oktavenabschnittes des Zählers einmal wieder in Umlauf setzt.

Die Berechnung des Phasenwinkels brauch nicht serienweise durchgeführt zu werden. Die Fig,8B zeigt eine Parallelanordnung, in der das Speicherregieter 102 mit einer aus mehreren Multiplikationsschaltungen bestehenden Schaltung 120 verbunden, die ihrerseits mit einer Additionsschaltung 121 in der Wiederin-Umlauf-setzenden Schleife 103 verbunden ist. Die zwölfte Wurzel von Zwei ist ungefähr gleich 1,0000111100111m Basis 2, welcher Wert dem Ausdruck ^_{1 + 2}-4 ₂-8 ₊₂-¹⁰_2~¹⁵) ^iste

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Die Additionsschaltung 121 besteht vorzugsweise aus einem Netzwerk mit Kaskadenschaltung von zwei Eingangsadditionsschaltungen, die die Ausgänge der Schaltungen 120 empfangen. Die das Resultat der Addition darstellende Phasenwinkelzahl wird wieder in Umlauf gesetzt zurück zum Speicherregister 102.

Das Flipflop 100 (Pig.8A) wird in den Ausgangszustand zurückversetzt "bei Zuführung der Uullzählung des Oktavabschnitteö des Zählers, wobei der Ausgang des Flipflops ferner das Speicherregister 102 in den Ausgangszustand zurückversetzt. Wird der "Start"-Impuls des Multiplexsignals dem Flipflop zugeführt, so wird dieses umgeschaltet und die Rückstellung des Registers aufgehoben, wobei das Gatter 105 in der Rezirkulationsschleife 103 geöffnet wird, so dass der Inhalt des Registers mit 2 ' multipliziert und im Register wieder gespeichert werden kann.

Hierbei wird die Phasenwinkelzahl berechnet bei jedem Vorrücken der Tastatürzählung, welche Zahl einen unterschiedlichen Phasenwinkel zwischen den Amplitudenabgriffen der im Speicher 101 gespeicherten Wellenform für jede unterschiedliche Frequenz darstellt und immer verfügbar ist, wenn ein Tongenerator besetzt wird und eine bestimmte Tonfrequenz erzeugen soll. Wird der Modulo-384-Zähler 55 in der logischen Zuordnungsschaltung, die mit dem besetzten üongenerator in Verbindung steht, auf iiull zurückgestellt, so wird die Phasenwinkelzahl aus dem Speicherregister 102, die den korrekten Phasenwinkel für die gewählte Note darstellt, wegen der Synchronisation zwischen der Phasenwinke lberechnung und der Tastaturzählung in ein Phasenwinkelregister 108 eingetragen und zwar jedesmal, wenn der Ltodulo-384— Zähler 55 auf den Wert Jtfull eingestellt wird. Zu diesem Zweck wird die Aullzählung des Zählers 55 zu einem Slipflop 105 geleitet (z.J3, zu einem monostabilen Flipflop), das normalerweise sich im Zustand »1« befindet, um den Durchlauf der Phasenwinkelzahl durch ein zugehöriges Gatter 106 zu verhindern, welches Flipflop jedoch in den Zustand "Q" zurückversetzt wird, um das Gatter 106 zu öffnen, so dass das Gatter die Phasenwinkelzahl zum Phasenwinkelregister 108 weiterleiten kann, wenn das Flipflop 105 bei der flulleählung des Zählers 55 in den Zustand "0^M zurückversetzt wird, Mit der Berechnungsschaltung für den Gesamtphasen-

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Winkel und mit dem. Speicher 101 wirken natürlich alle Tongeneratoren zusammen. Jeder Tongenerator wird einzeln adressiert in der Folge der Adressierungen aller Tongeneratoren. Aus diesem Grunde kann ein nicht dargestellte Hilfsabgriffstaktgeber benutzt werden, der unter der Beeinflussung durch den Hauptabgriffstaktgeber aufeinander folgende Taktimpulse erzeugt, die der Reihe der Tongeneratoren zugeführt werden. Der zu einem gegebenen Tongenerator geleitete Abgriffstaktimpuls weist daher eine !Frequenz auf, die aus der Repetitionsfrequenz des Haupt taktgeber, dividiert durch die Anzahl der Tongeneratoren in der Einrichtung besteht. Sa weiterhin derselbe Speicher 101 von allen Tongeneratoren adressiert werden kann, so kann eine dem Speicher zugeordnete Multiplikationsschaltung 104- aus einer zusammengesetzten Einrichtung bestehen mit einer geeigneten Gatterschaltung für jeden Tongenerator, die die aus dem Speicher 101 abgelesene Information bei einer Adressierung durch einen gegebenen Tongenerator sammelt.

Bei jedem Abgriff stakt, der von der Hilfstaktimpulsquelle unter der Steuerung des Haupttaktgebers bestimmt wird, wird der im betreffenden phasenwinkelregister gespeicherte Phasenwinkelwert zu dem zuvor gespeicherten Wert in einem Abgriffspunkt-Adressenregister hinzuaddiert. Bin Adressendekoder 110 dekodiert vorgewählte Bitstellen der Zählung im Register 109 und bewirkt eine Adressierung der Speiche reinheit 101. Es wird besonders darauf hingewiesen, dass das Ausmaß, in dem der Wert des Abgriffspunkt-Adressenregisters 102 ansteigt und nicht der absolute Wert des Inhalts wichtig ist für die Kontrolle der Geschwindigkeit bei der Ablesung des Speichers 101 und damit bei der Kontrolle der von einem gegebenen Tongenerator erzeugten Tonfrequenz ·

Auf diese Weise wird während jeder Taktzeit die aus einem digitalen binären Wort bestehende Phasenwinkelzahl dem Wert im Abgriffspunkt-Adressenregister hinzuaddiert, so dass für jede Taktzeit die Amplitudendaten in der Speicherstelle, die der Abgriffspunktadresae entspricht, dann im Register 109 enthalten sind(und vom Dekoder 110 dekodiert werden) und zur Verfügung stehen. In der Praxis kann wegen der begrenzten Kapazität im Speioher 101 nur eine verhältnismäßig kleine und endliche Anzahl

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von Amplituden gespeichert werden, so dass nur eine endliche Anzahl von Adressen verfügbar ist. Jedes Register muss weiterhin eine begrenzte Länge aufweisen» Diese Länge muss nach der Genauigkeit bestimmt werden, mit der die Tonfrequenz erzeugt werden soll. Die tatsächlich erzeugte Frequenz entspricht genau dem Wert des Phasenwinkels multipliziert mit der Taktfrequenz, mit der der Inhalt des Phasenwinkelregisters dem Adressenregister 109 zugeführt wird. Wenn sich bei der Wahl einer anderen Note der der besonderen Frequenz entsprechende Phasenwinkel ändert, so ändert sich auch die Frequenz, mit der die Speichereinheit 101 adressiert wird. Es wird im besonderen darauf hingewiesen, dass der Inhalt des Adressenregisters 109 bei jeder Hilfstaktzeit um den Wert der Phasenwinkelzahl erhöht wird. D.h., während jeder Taktzeit wird die Phasenwinkelzahl zum Inhalt des Abgriffspunkt-Adressenregisters hinzuaddiert. Zum Bezeichnen des Abgriffspunktes im Speicher 101 wird nur eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Bits im geringstwertigen Bereich benutzt, und diese Bits werden in einem Ausmaß erhöht, das von der Phasenwinkelzahl abhängt« Dementsprechend kann für kleine Phasenwinkelzahlen keine neue Adresse für verschiedene Erhöhungen der Adressenidentifizierungszahl angegeben werden. Bei der höchsten Tonfrequenz wird andererseits eine Abgriffspunktadresse im Speicher identifiziert, und der Speicher wird adressiert zur Entnahme der in der angegebenen Stelle enthaltenen Daten für jeden Zuwachs im Adressenregister, der von der Phasenwinkelzahl vorgeschrieben wird. Bei niedrigeren Frequenzen ist der Zuwachs im Abgriffspunkt-Adressenregister derart, dass neue Adressen identifiziert werden nur nach einer entsprechenden Anzahl von Wiederholungen der Phasenwinkelzahl bei der festehenden Taktfrequenz. Bei der Ausführungsform nach der Fig.8a wird dieselbe Wirkung erreicht durch Verwendung eines Adressendekoders 110. Die auf diese Weise aus der Speichereinheit 101 abgelesenen Digitalworte werden zu einer Multiplikationsschaltung 104- geleitet, .die in Digitalform die Wellenform an gewählten Abgriffspunkten innerhalb einer Periode der Wellenform und bei einer Frequenz darstellt, die dem wiederzugebenden Ton entspricht. Wie bereits beschrieben, kann diede digitale Darstellung der Wellenform zum Bestimmen der Wellenform benutzt werden,

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z.B. Einsatz und Schwinden des Tones) und wird später zu einem Digital-Analog-Konverter geleitet, der ein Analogsignal erzeugt, das zum Betreiben z.B. von Lautsprechern in der Orgel benutzt werden kann.

Patent ansprüche

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Claims

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Patentsprüche

(iy Verfahren zum Adressieren eines Speichers mit einer von mehreren und wahlweise bestimmbaren Geschwindigkeiten, welcher Speicher Digitaldaten mit einem entsprechenden Informationsgehalt in einer Anzahl einzelner Speicherstellen enthält, die durch entsprechende Adressen gekennzeichnet sind, so dass die Adressierung des Speichers mit einer gewählten Geschwindigkeit bewirkt, dass entnahme der gespeicherten Daten aus d en betreffenden Speicherstellen mit einer entsprechenden Geschwindigkeit und in einer Ordnung erfolgt, die zur Reihenfolge der Adressierung in Beziehung steht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe von Zahlen berechnet wird, in der die einzelnen Glieder der Gruppe bestimmte und verschiedene Abstände zwischen den Daten in jeder Speicherstelle während der Entnahme definieren, dass aus der berechneten Gruppe von Zahlen eine Zahl abgegriffen wird, welche abgegriffene Zahl so gewählt wird, dass sie während der Entnahme einen Datenabstand bestimmt, der der gewünschten Geschwindigkeit bei der Adressierung des Speichers entspricht, dass die gewählte Zahl gespeichert wird, und dass die gespeioherte Zahl periodisch um ihren eigenen Wert erhöht wird zum Identifizieren der Datenadressen im Speicher in Intervallen der periodischen Erhöhung der Zahl, die der gewünschten Geschwindigkeit der Entnahme der Daten entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete, dass die gespeicherte Zahl periodisch erhöht wird in Intervallen, die für alle Zahlen der genannten Gruppe gleich sind ungeachtet der gewünsohten Geschwindigkeit der Entnahme der Daten.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gespeicherten Daten Amplitudenwerte einer Wellenform an einer Anzahl Zeitpunkten mit gleichem Abstand von einander

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darstellen, und dass jede Datenstelle im Speicher Daten enthält, die zu einem bestimmten Zeitpunkt gehören.

Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Wellenform eine Darstellung des von einem Musikinstrument erzeugten Tones ist, und dass die Geschwindigkeit der Ablesung des Speichers so gewählt wird, dass die Wellenform wiederholt reproduziert wird mit einer Geschwindigkeit, die der Frequenz eines vom Musikinstrument zu erzeugenden gewünschten Tones entspricht.

Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahlen in der berechneten Zahlengruppe von einander um Werte abweich-en, die proportional der Differenz zwischen Tönen in der Reihenfolge der Töne einer wohltemperierten Tonskala sind.

Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die gewählten Töne künstlich erzeugt werden durch Betätigen von Tasten auf der Tastatur eines künstlichen Musikinstrumentes, und dass durch eine Synchronisierung der Wahl der Töne mit der Wahl entsprechender Zahlen aus der genannten Zahlengruppe die genannten Töne als entsprechende Frequenzen der genannten Wellenform getreu wiedergegeben werden.

Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Adressieren eines Speichers mit einer von mehreren wahlweise bestimmbaren Geschwindigkeiten, welcher Speicher Digitaldaten mit einem entsprechenden Informationsgehalt in einer Anzahl von einzelnen Speicherstellen enthält, die durch, entsprechende Adressen gekennzeichnet sind, wobei die Adressierung des Speichers mit einer gewählten Geschwindigkeit eine Entnahme der Daten aus den Speicherstellen mit einer entsprechenden Geschwindigkeit und in einer Ordnung bewirkt, die zur Reihenfolge der Adressierung in Beziehung steht, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Berechnen einer Gruppe von Zahlun, in der die einzelnen Glieder während der Datenentnahme zwischen den Daten, in jeder Speicherstelle

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bestimmte und verschiedene Abstände bestimmen, durch. Mittel, die auf die von der .Berechnungseinrichtung durchgeführten Berechnungen ansprechen und bei Erregung aus der Zahlengruppe eine Zahl herausgreifen, durati eine Zahlenspeichereinrichtung, Durch Mittel sum Erregen der Ab greif mittel zum Wählen einer Zahl, died en Datenabstand bestimmt, der der gewünschten Geschwindigkeit der Adressierung des genannten Speichers entspricht, und um die gewünschte Zahl in die Zahlenspeichereinrichtung einzutragen, und durch Mittel, die auf die Zahl in der Zahlenspeichereinrichtung ansprechen und die genannte Zahl priodisch um deren eigenen Wert erhöhen zwecks Identifizierung von Adressen in Intervallen der periodischen Erhöhung entsprechend der gewünschten Geschwindigkeit der Entnahme der Digitaldaten an den letztgenannten Adressen des Speichers.

ö. Einrichtung nach Anspruch 7> gekennzeichnet durch Mittel zum Wählen der künstlich zu erzeugenden Töne, und durch Mittel zum Synchronisieren der genannten Wählmittel mit den Mitteln zum Erregen der Abgreifmittel.

9« Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte periodische Erhöhung für alle Zahlen der Zahlengruppe die gleiche ist ungeachtet der Geschwindigkeit der Entnahme der Daten.

10. Einrichtung nach Anspruch 7» 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Daten Amplitudenwerte einer Wellenform an einer Anzahl von den gleichen Abstand aufweisenden Zeitpunkten darstellen.

11· Einrichtung nach Anspruch 10» dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Wellenform der von einem Musikinstrument erzeugten Wellenform entspricht, dessen Töne von den aus dem Speicher abgelesenen Daten künstlich erzeugt werden sollen, und dass die Geschwindigkeit der Ablesung die Frequenz eines von dem genannten Musikinstrument erzeugten Tones bestimmt.

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12. Einrichtung nach. Anspruch 11, dadurch gekennzeiehnet, dass die Zahlen in der genannten Gruppe von einander um Werte abweichen, die proportional der Differenz zwischen den Tönen einer Tonleiter mit gleichechwebend temperierter Stimmung sind.

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