DE2818083C2 - Digitaler Musik-Tongenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen digitalen Musik-Tongenorator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher digitaler Musik-Tongenerator ist aus der US-PS 38 23 390 bekannt.

Ganz allgemein wurde bereits früher versucht, mittels analog oder digital arbeitender elektronischer Einrichtungen Musikinstrumente bekannter Art. nachzuahmen. Insbesondere wurden auch bereits programmierbare Rechner zur Lösung dieses Problems verwendet. Mittels solcher Einrichtungen soll es möglich sein, über Atidiowiedergabeeinrichtungen gewünschte Töne so abzugeben, daß sie nach Möglichkeit nicht von solchen Tönen zu unterscheiden sind, die von Musikinstrumenten bekannter Bauart stammen. Hierzu ist es erforderlich, zum einen musikinstrumentspezifische Harmonie-Strukturen zu wählen sowie zum anderen, die Tonhöhe eines Tons zu wählen. Dies allein genügt jedoch noch nicht Dies sei anhand einer bekannten Pfeifenorgel erläutert Wenn bei einer solchen Orgel ein Register gezogen wird, werden mehrere Pfeifen in Betrieb gesetzt die jeweils einen Satz von Harmonie-Strukturen wählen. Jeder Ton hat dabei seine eigene Harmonie-Struktur, die von der anderer Töne abweicht Bei herkömmlicher Nachahmung auf elektronischem Wege (vgl. US-PS 38 23 390) ist jedoch bei einem Register allen Tönen jeweils die gleiche Harmonie-Struktur zugeordnet.

Die den Harmonie-Strukturen zugeordneten Harmoniewerte sind dabei in einem Speicher gespeichert Der absolute Hmplitudenwert pro Register ist zwar mittels eines Potentiometers veränderbar, jedoch bleibt die Harmonie-Struktur jeweils gleich. Bei air Verarbeitung wird ein der Tonhöhe entsprechender Digitalwert mit dem dem Register zugeordneten gespeicherten Harmoniewert multipliziert. Das Ergebnis wird addiert zur Erzeugu/.g von Harmoniewerten für eine zusammengesetzte Wellenform. Diese wird dann abgetastet, d.h. ausgelesen und zwischengespeichert, von wo aus taktgesteuert auf verschiedene Frequenzen ausgelesen werden kann. Da nur eine einzige zusammengesetzte Wellenform gespeichert ist, ist die Harmonie-Struktur jedes Tones gleich entsprechend dem Inhalt des Speichers.

Ein vom Ergebnis her ähnlicher digitaler Musik-Tongenerator ist auch in der DE-OS 25 00 720 erläutert, wobei bei diesem Fourier-Komponenten ermittelt und ausgewertet werden.

Bei einem anderen bekannten digitalen Musik-Tongenerator (US-PS 36 10 799) wird bei Betätigung einer Taste ein Impuls erzeugt, der den zu erzeugenden Ton durch seine Phasenlage bezeichnet Jedem Ton ist ein einzelner Generator zugeordnet, wobei die jedem Tongenerator zuzuführende Wellenform einem Festwertspeicher entnommen wird. Mit Hilfe von Registern können in Registerspeichern gespeicherte Wellenformen ausgewählt werden, die dann kombiniert und erneut gespeichert werden, wobei dann entsprechende Signale abgerufen werden können. Somit sind alle Wellenformen, die bei dem bekannten Musikinstrument vorkommen könnten, bereits gespeichert, bevor auf dem Gerät gespielt wird. Eine Synthese aus Wellenformen gespeicherter Harmonie-Strukturen findet nicht statt.

Aus der DE-OS 26 29 697 ist ferner ein digital arbeitender Musik-Tongenerator bekannt, der mit Frequenzinoauldtion arbeitet, wobei eine Exponentialfunktion ausgewertet, d. h. entsprechend dieser Funktion synthetisiert, wird. Es werden also keine WellehJormen v/ie beim gattungsgemäßen digitalen Musik-Tongenerator erzeugt.

Daraus folgt, daß eine wirklichkeitsgetreue Nachbildung eines Musikinstrumentes noch nicht möglieh ist, da eine einzige Wellenform zur Charakterisierung eines nachgeahmten Musikinstruments über den ganzen in Frage kommenden Frequenzbereich nicht erreicht wird, da Abweichungen von der Realität auftreten, auf die das menschliche Ohr s.-hr empfindlich reagiert. Insbesondere bei Pfeifenorgeln ist es bekannt, daß jeweils bei einem bestimmten Pfeifenrejister die Harmonie-Struktur, d. h. die Verteilung und die relativen Amplituden der

Obertöne (Harmonischen) im Höhenbereich durch die relative Stärke des Grundtons und im Tiefenbereich durch die zunehmende Stärke der Obertöne gekennzeichnet ist. Ähnlich individuelle Verhältnisse treten auch bei anderen Instrumenten auf. Ferner ist die Art des Anspielens durchaus von Bedeutung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen digitalen Musik-Tongenerator der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine wirklichkeitsgetreue Nachbildung (Synthetisierung) erreicht wird.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß dies am besten dadurch erreicht werden kann, daß die Harmonie-Struktur abhängig von der Tonhöhe variiert wird.

Die Aufgabe wird erfindiingsgemäß durch die kennzeichnenden Meikmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Bei der Erfindung wird die Harmonie-Struktur dadurch abgeleitet, daß eine Wellenform für jeden Ton (Note) erzeugt werden kann, oder daß zumindest eine interpolation zwischen zwei Harmonie-Strukturen benachbarter Tonhöhen durchgeführt wird. Wesentlich dabei ist, daß Daten bezüglich mehrerer Bezugswellenformen gleichzeitig gespeichert werden und mittels mehrerer Tongeneratoren die Daten bezüglich Verlaufes der Bezugswellenformen abgetastet werden, wobei jeder der Tongeneratoren die zu einem Bezugswellenverlauf gehörigen gespeicherten Daten abtastet und jeder andere der Tongeneratoren die gleichen oder auch andere zu einem Bezugswellenverlauf gehörigen gespeicherten Daten abtasten kann.

Auf diese Weise ist eine große Vielfalt von mittels einer Audiowiedergabeeinrichtung wiedergebbaren Tönen möglich, die jeweils die jeweils zutreffende Harmonie-Struktur besitzen können, und zwar selbst innerhalb des gleichen Registers (bei Orgeln). Die Synthetisierung ist dabei mittels einfach ausgebildeter Synthetisierer möglich. Ferner können einfach ausgebildete Abtasteinrichtungen verwendet werden, insbesondere solche, die Adressen in der Bezugswellenformdaten-Speichereinrichtung abtasten. Automatisch kann auch die nächsthöhere Adresse abgetastet und aus den abgetasteten Daten ein, auch gewichteter, Zwischenwert ermittelt werden. Eine solche Zwischenwertermittlung erfolgt zweckmäßig dann, wenn ein kumulativer Anfangs-Zählerstand sich von einem entsprechenden vorgegebenen Zählerstand unterscheidet. Solche Interpolationen führen zu Abtastwerten auf der Grundlage zweier Bezugswellenformen, die zueinander in Beziehung stehende Harmonie-Strukturen besitzen, wodurch einem musikalischen Ton entsprechende Digitaldaten erzeugbar sind, dessen Harmonie-Struktur zwischen den erwähnten beiden Harmonie-Strukturen liegt Ferner sind vorteilhaft mehrere Abtasikanäis vorgesehen, deren jeder die erwünschte Digitaldaten erzeugen kann, wobei die jeweils erzeugten Digitaldaten einander überlagert werden können. Die Abtastkanäle arbeiten zweckmäßig sequentiell, wobei dann zur Überlagerung entsprechende Verzögerungseinrichtungen vorgesehen sind. Ferner kann jedem Abfdragekanal jeweils ein skalierter Wert zugeordnet sein, der einem erwünschten Amplitudenwert entspricht Zur Einsparung von Speicherplatz erfolgt zweckmäßig eine Normierung, bei der der höchstwertige Teil der Daten eine möglichst geringe Bitzahl erfordert Schließlich werden zur Audiowiedergabe Digital/Analog-Wandler vorgesehen, wobei bei normiertem Digitalsignalen eine Wiederherstellung des ausgangsseitigen Amplitudenwertes vorgesehen ist. Jc nach dem nachzuahmenden natürlichen Instrument werden die Wahlsignalgeneratoren mittels entsprechender Wahlindikatoren betätigt. Bei einer elektronischen Orgel handelt es sich dabei um Register bzw. Tasten.

Bei der Erfindung ist somit wesentlich, daß ein einen Rechner verwendender Musik-Tongenerator derart ausgebildet ist, daß jeder Ton innerhalb eines bestimmten Registers mit einer Harmonie-Struktur erzeugbar ist, die für den jeweiligen Ton charakteristisch ist, wodurch die erwünschte wirklichkeitsgetreue Nachbildung des natürlichen Musikinstrumentes erreichbar ist. Ferner wird der Rechner in wirtschaftlicher Weise verwendet, wobei ferner die Hardware für die Bezugswellenformen bzw. die zwischengespeicherten Wcllenformen mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit betreibbar ist und darüber hinaus äußerst vielseitig ausgenutzt werden kann.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer elektronischen Orgel als digitalem Musik-Tongenerator,

Fig.2 eine Abtasteinrichtung für den Musik-Tongeneratorgemäß Fig. 1,

Fig.3 einen Wellenformgenerator für den Musik-Tongcnerator gemäß F i g. 1,

Fig 4 das Blockschaltbild eines Musik-Tongenerators für die elektronische Orgel nach Fig. 1,
Fig.5a bis 5e jeweils ein Fließdiagramm für den Rechner nach F i g. 1,

Fig.6 das Blockschaltbild einer Interpolationseinrichtung für den Tongenerator nach F i g. 4.

Zunächst wird anhand Fig. 1 der allgemeine Aufbau einer elektronischen Orgel beschrieben. Zu der dargestellten Orgel gehört eine Konsole 10 bekannter Art mit zwei Handtasttaturen und einer Pedaltastatur, zu denen Registerzüge gehören. Ferner sind Koppler vorhanden, die es z. B. ermöglichen, einander entsprechende Tasten verschiedener Tastaturen oder in Oktavenbeziehung zueinander stehende Tasten gemeinsam zu betätigen, wenn jeweils eine Taste betätigt wird. Bei einer Pfeifenorgel dient die Betätigung eines Registerzugs dazu, ein Pfeifenregister betriebsbereit zu machen, das gewählt wurde, um einen bestimmten Satz von Harmonie-Strukturen festzulegen. Wird eine Taste gedruckt, wird mindestens eine Pfeife des Satzes betätigt, der in Beziehung zu der Notation der Taste steht; die Grund-Tonhöhe kann der Notation der Taste entsprechen, die gedrückt so wurde, oder kann entsprechend einer bestimmten Harmonie-Beziehung verlagert sein. Wie eingangs e wähnt, ist es für eine Orgel ferner kennzeichnend, daß bei einem bestimmten Register der Tiefenbereich des Pfeifensatzes so ausgebildet ist daß starke Obertöne erzeugt werden, während im Höhenbereich der Grundton vorherrscht und die höheren Obertöne unterdrückt werden.

Zur Nachahmung dieser Gegebenheiten ist es daher zunächst erforderlich, von der Konsole ein Wshlsignal abzugeben, um eine Änderung der Identität einer Taste oder eines Registers anzuzeigen. Die Wahl eines Registers bestimmt einen Satz von Harmonische-Strukturen für die fortschreitende Änderung der Tonqualität innerhalb der Tastatur. Die Wahl einer Taste identifiziert sowohl die gewünschte Tonhöhe aJs auch die richtige Harmonische-Struktur innerhalb des Satzes. Daraufhin ist es möglich, die Synthese einer geeigneten komplexen Wellenform und ihre Wiedergabe bei der geforderten

Grund-Tonhöhe zu bestimmen. Diese Forderungen werden hier dadurch erfüllt, daß ein programmierter Rechner mit zugehöriger Hardware kombiniert ist. Gemäß Fig. I ist e^;neTasten- und Register-Abtasteinrichtung 11 vorhanden, die den Zustand sämtlicher Schalterkontakte' überwacht, durch welche die Tasten und Register dargestellt werden, und die ein entsprechendes Wahhignal einem Rechner 12 zuführt, wenn irgendeine Zustandsänderung erfaßt wird. In Abhängigkeit von einem Wahlsignal werden Befehle in Form von Steuer- und Datensignalen zum Synthetisieren .':iner Wellenform mit der gewünschten Harmonie-Struktur von dem Rechner 12 an einen digitalen Wellenformgenerator 13 abgegeben. Sobald die Synthese abgeschlossen ist, wird die Wellenform einem Speicher eines Generators 14 für musikalische Töne eingegeben. Denn führt der Rechner 12 dem Generator 14 Befehle zu. damit die gespeicherte Wellenform mit der Abtastrate abgetastet wird, die erforderlich ist. um dem Ton die gewünschte Grund-Tonhöhe zuzuweisen. Weitere Befehle dienen dazu, die Amplitude der abgetasteten Werte festzulegen. Das Ausgangssignal des Generators 14 repräsentiert den gewünschten Ton in digitaler Form, der in einem Digital/ Analog-Wandler 15 in analoge Form umgesetzt wird, bevor er einer Ausgangsstufe 16 bekannter Art zugeführt wird. Gewöhnlich gehören zu der Ausgangsstufe 16 nur ein Verstärker und ein Lautsprecher. Zunächst wird im folgenden die Arbeitsweise der Anordnung nach F i g. 1 für den Fall beschrieben, daß immer dann, wenn ein neues Wahlsignal erzeugt wird, in dem Generato · 13 von Anfang an eine entsprechende Wellenform synthetisiert wird. Zwar erweist sich dieses Verfahren als durchaus brauchbar, doch wird weiter unten ein abgeändertes Verfahren beschrieben, das in der Praxis wegen seiner größeren Zweckmäßigkeit bevorzugt wird.

Im folgenden wird näher auf den Aufbau und die Arbeitsweise der Teile der Anordnung nach F i g. 1 eingegangen. In Fig.2 sind weitere Einzelheiten der Tasten- und Register-Abtasteinrichtung 11 nach Fig. 1 dargestellt. Es sind etwa 250 Kontakte für sämtliche Tasten, Register und HilfsSteuereinrichtungen vorhanden, die bei der Konsole 10 nach Fig. 1 die in Fig.2 dargestellte Anordnung 20 bilden. Natürlich richtet sich die Anzahl der Kontakte nach der Größe des Instruments. Die Adressen und die Zustände (»Status«) sämtlicher Kontakte der Anordnung 20 werden in einem 512-Bit-Schieberegister 21 gespeichert, und zum Abtasten der Anordnung 20 bezüglich irgendwelcher Zustandsänderungen dient eine Abtasteinrichtung mit einem Adressenzähler 22 und einem Multiplexer 23. Es wird eine einfache ODER-Verknüpfung benutzt, so daß die Tastenkontakte auf die Betätigung von Kopplungscinrichtungen zwischen Handtastaturen sowie zwischen den Handtastaturen und den Pedaltastaturen ansprechen. Normalerweise ist es daher nicht erforderlich, bei dem Abtastvorgang den jeweiligen Zustand der Kopplungseinrichtungen zu berücksichtigen, doch könnte man zu diesem Zweck entsprechende Maßnahmen treffen. Das Schieberegister 21 wird bezüglich des jeweiligen Zustandes jedes Kontaktes durch das Ausgangssignal des Multiplexers 23 fortgeschrieben, d. h. auf dem neuesten Stand gehalten, und gleichzeitig wird der laufende Zustand durch einen Komparator 24 mit dem Zustand verglichen, der in dem Schieberegister 21 nach der vorausgegangenen Abtastung festgehalten worden ist Wenn ein Unterschied vorhanden ist, bewirkt das Ausgangssigna! des Komparators 24, daß dem Rechner 12 ein Unterbrechungssignal (»Interrupt«) von einer Unterbrechungsschaltung 25 aus zugeführt und die Abtastung automatisch beendet wird. Über einen Datenausgangsmultiplexer 26 liest der Rechner dann die Adresse des Bits, bei dem die Änderung stattgefunden hat, und auch den Wert der Änderung. Danach wird die Abtastung aufgrund eines Rechnerbefehls wieder aufgenommen. Jeder Kontakt wird während einer Periode von 20 HS adressiert, so daß das Fortschreiten des Registers 21 eine Gesamtabtastzeit von etwa 10 ms sowie eine sich

ίο nach der Anzahl der Kontaktänderungen richtende zusätzliche Zeit erfordert.

Der Rechner 12 reagiert auf abgetastete Daten, die anzeigen, daß das von der Konsole 10 ausgehende Wahlsignal verändert worden ist, dadurch, daß er nach dem entsprechenden Programm arbeitet, um eine Synthese der erforderlichen komplexen Bezugswellenform in den Wellengenerator 13 nach Fig. 1 herbeizuführen. Die Arbeitsweise des Wellenformgenerators 13 ist aus F i >j. 3 ersichtlich, di? dessen Schaltungselemente darstellt. Wellenformdaten werden in zwei Speichern 30a und 306 gehalten, von denen jeder Speicherkapazität von 512 Abtastpunkte bietet, wobei die Amplitude jedes Abtastpunktes durch bis zu 16 Bits dargestellt wird. Bei dem Speicher 30a handelt es sich um einen programmierbaren Festwertspeicher (PROM) mit einem Multiplexausgang, während der Speicher 306 ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) ist. Zunächst wird in den Speicher 30a durch den Rechner 12 ein einfacher Sinuswellenzyklus geladen, um eine Grundlage für den Aufbau der Bezugswellenform zu schaffen. Um der Grundform der komplexen Wellenform einen Amplituidenfaktor zuzuweisen, wird die erforderliche Amplitude durch den Rechner 12 in einer Harmonie-Amplituden-Verriegelungseinrichtung 33 eingestellt; hierbei wird einem Harmonie-Zähler 34 der Zählerstand 1 eingegeben, und es wird ein Generierbefehl erzeugt. Die Abtastpunkte der Sinuswelle werden einmal schrittweise durchlaufen, und die Ausgangswerte werden einem Vervielfacher 35 zugeführt, wo sie mit dem Amplitudenfaktor multipliziert werden, der in der Harmonie-Amplituden-Verriegelungseinrichtung 33 gespeichert ist. Das Ausgangssignal des Vervielfachers 35 wird in einem Addierer 36 zum Inhalt des Speichers 306 addiert, der in diesem Stadium den Wert 0 hat, und das Signal wird zum Eingang des Speichers 30b rückgeführt. Wenn die Wellenform eine zweite Harmonie enthalten soll, wird der Harmonie-Zähler 34 auf den Zählerstand 2 eingestellt, die erforderliche Amplitude wird mit Hilfe der Harmonie-Amplituden-Verriegelungseinrichtung 33 eingestellt,

so und es wird erneut ein Generierbefehl erzeugt. In dem Speicher 30a werden jetzt die Sinuswellen-Abtastpunkte zweimal schrittweise durchlaufen, wobei jeder zweite Abtastpunkt ausgelassen wird, so daß zwei Zyklen der Sinuswelle durch die gleiche Anzahl von Abtastwerten dargestellt werden wie die Grundwelle. Wie zuvor wird jeder Abtastwert mit dem Amplitudenfaktor multipliziert, das Ergebnis wird zum Wert des entsprechenden dem Speicher 306 entnommenen Abtastwerts addiert, und der Gesamtwert wird zum Speicher 306 rückgeführt Diese Prozedur wird unter Beibehaltung der Gesamtzahl der Abtastwerte bei jeder gewünschten Harmonischen wiederholt, bis ein einziger Zyklus der vollständigen komplexen Bezugswellenform erzeugt worden ist Wie weiter unten erläutert, ergibt sich ein Vorteil, wenn die Neigung der Wellenform beim Nulldurchgang möglichst klein gemacht wird. Zu diesem Zweck kann man bei jeder oder ausgewählten Harmonischen eine 180°-Phasenverschiebung herbeiführen. Ein Ein-

gangssignal, das der Rechner 12 einem Steuer- und Lese-Schreibzähler 37 zuführt, leitet dann einen Vorgang ein, mittels dem die Wellenform von dem Speicher 306 gemäß F i g. 1 in einen Wellenformspeicher des Generators 14 für musikalische Töne gelesen wird. Der Zeitpunkt des Lesens wird durch ein weiteres Eingangssignal bestimmt, das einen Zähler 37 durch eine Steuereinrichtung 56 tes Generators 14 zugeführt wird. Somit wird der Speicher 30b gelöscht, damit die nächste Wellenform erzeugt werden kann.

Die Gesamtzeit, die zur Erzeugung einer einzigen Harmonischen aus einer Bezugssinuswelle mit 256 Abtastpunkten benötigt wird, beträgt 256 μβ. Eine komplexe Wellenform mit zehn Harmonischen erfordert daher zusätzlich zur Arbeitszeit des Rechners 2,56 ms. Gegebenenfalls kann bei der komplexen Wellenform die Anzahl der Abtastpunkte auf 128 begrenzt oder auf 512 erhöht werden.

Der Wellenformspeicher, in den die Bezugswellenform überführt wird, hat eine kleinere Kapazität als der Speicher 30b, und während der Überführung durch eine Normalisierungseinrichtung 38 wird das Ausgangssignal mit 16 Bits für Speicherung mit 12 Bits normalisiert. Bei diesem Verfahren werden die digitalen Werte sämtlicher Abtastpunkte der Wellenform um die gleiche Anzahl von Bits nach links verschoben, wie es möglich ist, ohne daß bei den größten Werten ein Überlauf stattfindet; das zulässige Ausmaß der Verschiebung wird ermittelt, wenn die Erzeugung der Bezugswellenform abgeschlossen ist Dieses Verfahren gewährleistet, daß nur die niedrigstwertigen Bits, wenn solche vorhanden sind, von der Speicherung mit 12 Bits ausgeschlossen werden.

Der Generator 14 für musikalische Töne ist mit weiteren Einzelheiten in Fig.4 dargestellt. Entsprechend dem Speicher 306 des Wellenformgenerators 13 ist ein 256 χ 12-Bit-Wellenformspeicher 49a vorhanden, dem von dem Speicher 30b jeweils eine vollständige komplexe Bczugsweilenform zugeführt wird. Der Speicher 43a sowie bis zu 31 ähnliche Speicher 496 bis 49/n ermöglichen das Festhalten von 32 verschiedenen Wellenformen. Der Tongenerator 14 dient dazu, unter Steuerung durch den Rechner 12 jede beliebige gewählte und gespeicherte Wellenform so auszulesen, daß mit der gewünschten relativen Amplitude ein Ton mit der gewünschten Tonhöhe erzeugt wird. Die in Beziehung zu jeder Note stehenden Daten werden über einen gesonderten Kanal abgeleitet, so daß die Anzahl der simultan erzeugbaren Töne nur durch die Anzahl der vorhandenen Kanäle begrenzt wird, die erheblich größer sein kann als die Anzahl der Wellenformspeicher. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind 40 Kanäle vorhanden, denen mit Hilfe der 32 Wellenformen, die in jedem Augenblick in den Wellenformspeicher 49a bis 49m enthalten sind, 40 Töne entnommen werden können, die bezüglich ihrer Tonhöhe und Amplitude voneinander unabhängig sind. Die Gruppe 50 von Schaltungselementen des Generators 14, welche die 40 Kanäle bilden, ist in F i g. 4 durch eine strichpunktierte Linie eingeschlossen. Jedem Abtast-Kanal ist ein gesonderter Unterzyklus der zyklischen Periode des Systems zugewiesen; an nachfolgenden Stellen der Schaltung werden die resultierenden Daten in einem einzigen Kanal sequentiell verarbeitet

Zu jedem der 40 Kanäle gehört ein 24-Bit-Tonhöhenzähler 51, dem ein 24-Bit-Tonhöhen-Inkrementregister 52 zugeordnet ist, wobei diese gemeinsam die gewünschte Frequenz (Rate) bestimmen, mit weicher der gewählte Wellenformspeicher 49 ausgelesen wird. Die Wahl des abzutastenden Wellenformspeichers 49 und des anzuwendenden Amplitudenfaktors wird bei jedem Kanal durch ein Amplituden- und Wellenformregister 53 gesteuert, das mit den Registern 51 und 52 synchronisiert ist. Jedes Register 53 hat eine Kapazität von 26 Bits; hiervon bestimmen 19 Bits die Abtastdaten, einschließlich der Adresse(n) deren verwendenden Wellenformspeicher 49, während die 7 übrigen Bits eine logarithmische Folge von Amplitudenmaßstabsfakiorcn bcstimmen. Jedes Register 53 wird durch den Rechner 12 in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal eines Addierers 63 über ein identisches Pufferregister 54 geladen. Ein solches Pufferregister 54 wird benötigt, um eine Zwischenspeicherung beabsichtigter Änderungen des Amplitudenmaßstabsfaktors oder bezüglich der Wahl eines Wellenformspeichers 49 zu ermöglichen, denn es ist wichtig, daß die betreffende Wirkung nur dann hervorgerufen wird, wenn die Wellenform zu Beginn des Zyklus am Nulldurchgang oder in seiner Nähe abgetastet wird. Wenn Änderungen zu anderen Punkten herbeigeführt werden, können unerwünschte Einschwingvorgänge hervorgerufen werden. Das Auftreten der gewünschten Nulldurchgänge wird automatisch mit Hilfe von in Fig.4 nicht dargestellten Einrichtungen erfaßt.

um die Abgabe von Daten aus dem Pufferregister 54 zu steuern. Da eine Verzerrung nur vermieden wird, wenn ein als Änderungspunkt gewählter Abtastpunkt niedrigen Wert hat, wenn nicht genau gleich Null, ist es erwünscht, die Neigung der Wellenform nahe dem NuII-durchgang möglichst klein zu halten. Zu diesem Zweck kann während der Erzeugung der Bezugswellenform in dem Speicher 306 beim Hinzufügen bildender Harmonischen um 100⁰C phasenverschoben werden.
Von dem Rechner 12 aus werden Daten dem Amplituden- und Wellenform-Pufferregister 54 und dem Tonhöhen-Inkrementregister 52 und ein 24-Bit-Pufferregister 55 eingegeben. Diese Dateneingabe wird durch den Rechner 12 über eine Steuereinrichtung 56 gesteuert, die über ein 4-Bit-Pufferregister 57 angeschlossen ist.

Der Einfachheit halber sind die Verbindungen zwischen der Steuereinrichtung 56 und den Registern 52 und 54 in F i g. 4 nur durch Pfeile mit den Bezeichnungen PIR und A WBR angedeutet. Eine weitere Funktion, die über die Steuereinrichtung 56 bewirkt wird, besteht in der Steuerung der Überführung einer neu erzeugten Bezugswellenform aus dem Speicher 30b nach Fi g. 3 in einen der Wellenformspeicher 49a bis 49m. Diese Aufgabe wird durch einen Wellenform-Eingabezähler 58 erfüllt dessen Ausgangssignal einem Speicheradressenmultiplexer 59 zugeführt wird, um zu bewirken, daß die Bezugswellenformdaten den betreffenden Bereichen des Speichers 49 zugeführt werden. Der betreffende Bereich wird durch ein Steuersignal identifiziert, das dem Eingabezähler 58 über einen Puffer 58a zugeführt wird.

Um die Wirkungsweise des Generators 14 nach Fig.4 zu beschreiben, wird zunächst betrachtet auf welche Weise eine jeweils in dem Speicher 49a gerade gehaltene Wellenform in diesem Stadium bei jeder gewünschten Tonhöhe digital wiedergegeben werden kann. Ein Befehl zum Wählen des Speichers 49a zwecks Abtastung wird dem Register 53 zusammen mit dem Amplitudenbefehl eingegeben. Die Speicherwahlinformation wird von der Amplitudeninformation im Ausgangssignal des Registers 53 getrennt und über einen Verzögerungspuffer 60a dem Speicheradressenmultiplexer 59 zugeführt Das Ampiitudensteuerdatensignai des Registers 53 wird über einen Verzögerungspuffer 606 einem Puffer 61 zugeführt und wird später verwen-

dct. Machstehend ist die Sequenz von Arbeitsschritten beschrieben, durch die dann in einem einzigen Ausgabekanal die Tonhöhe bestimmt wird.

Es sei angenommen, daß sich der Tonhöhenzähler 51 am Beginn einer Abtastung sämtlicher 256 Abtastpunktc befindet, die einen einzigen Zyklus der in dem WeI-lenformspeicher 49a gehaltenen Wellenform darstellen. Der Tonhöhenzähler 51 ist mit dem Speicheradressenmultiplexer 59 über einen Puffer 62 verbunden, wobei die acht obersten Bits verwendet werden, um den gewünschten Abtastwert zu adressieren und auszulesen. Die durch die acht obersten Bits des Zählers 51 gehaltene Adresse wird dadurch weitergeschaltet, daß der Inhalt der unteren Stufe des Tonhöhenzählers 51 mit Hilfe des Tonhöh^n-Inkrementregisters 52 inkrementiert wird. Während der Unterzyklus-Periode des Systems, mit einer Dauer von etwa 800 ns, wird ein Abtastwert gelesen, der sequentiell für jeden Auslesekanal zur Verfügung steht, und zwar jeweils einmal innerhalb jedes vollständigen Zyklus des Systems, dessen Länge etwa 32 μβ beträgt. Wenn jeder der 256 Abtastwerte nacheinander mit dieser Frequenz (Rate) gelesen wird, wird die Wellenform eines einzigen Zyklus innerhalb von etwa 8,2 ns vollständig abgetastet, und die Tonhöhe des erzeugten Tons entspricht etwa 122 Hz. Dieser Wert wird im folgenden als Grundtonhöhe bezeichnet. Wenn nur jeder zweite Abtastwert mit der gleichen Schrittfrequenz von einem Abtastwert je Unterzyklus entnommen wird, entspricht natürlich die resultierende Tonhöhe dem Zweifachen der Grundsonhöhe; wird nur jeder dritte Wert abgetastet, verdreifacht sich die Tonhöhe, usw. Die Grenze der Gültigkeit des Abtastverfahrens entspricht nur zwei Abtastwerten je Zyklus, wenn die Tonhöhe 15,6 kHz entsprechen würde. Dieser Wert stellt eine sehr brauchbare Grenze in Beziehung zum Frequenzbereich des menschlichen Ohrs dar. Bei niedrigeren Frequenzen muß die Schrittfrequenz herabgesetzt werden, so daß z. 8. jeder der 256 aufeinanderfolgenden Abtastwerte nur bei jedem vierten Unterzyklus abgetastet wird und sich eine Tonhöhe von 30,5 Hz ergibt.

Da die Zeitintervalle gleich sind, wird die ...ittfrequenz durch die Größe des Inkrements bestimmt, das der unteren Stufe des Tonhöhenzählers 51 während jedes Unterzyklus zugeführt wird. Während jedes Unterzyklus wird der Speicher 49a gemäß der in dem Verzögerungspuffer 62 gehaltenen Adresse adressiert und gelesen, die zu Beginn des vorausgehenden Unterzyklus vom Tonhöhenzähler 51 empfangen wurde. Simultan wird der laufende Zustand der acht obersten Bits des Tonböhenzählers 51 in den Puffer 62 überführt, und wird der Tonhöhenzähler 51 durch ein neues Inkrement vom Tonhöhen-Inkrementregister 52 fortgeschrieben. Bei näherer Betrachtung des Inkrementierungs-Verfahrens ist ersichtlich, daß vorstehend zwar nur die Ableitung ganzzahliger Tonhöhenverhältnisse beschrieben worden ist, daß es jedoch auch leicht möglich ist, ein beliebiges nicht ganzzahliges Verhältnis zu erreichen. Anfänglich wird dem Tonhöhen-Inkrementregister 52 ein Wert des Zählerstand-Inkrements eingegeben, der durch den Rechner 12 bestimmt wird. Diese Größe wird zum Inhalt des Tonhöhenzählers 51 addiert, und zwar mit Hilfe eines 24-Bit-Addierers 63, dessen Ausgangssignal zum Eingang des Tonhöhenzählers 51 rückgeführt wird. In dem Tonhöhenzähler 51 repräsentieren die 16 untersten Bits einen vorbestimmten kumulativen Eingangszählerstand, dem entsprochen werden muß, bevor die Wellenformspeicheradresse, die durch die acht obersten Bits des Tonhöhenzählers 51 angezeigt wird, zur nächsthöheren Adresse weitergeschaltet werden kann.

Somit wird ein 16-Bit-Inkrementspeicher verwendet, um eine sehr feine Unterscheidung bezüglich des Tonhöhenverhältnisses zu ermöglichen. Um die Erläuterung zu vereinfachen, werden jedoch im folget.Jeo nur die numerischen Schritte, bei einem 10-3it-Inkrementspeicher betrachtet.

Ein zyklisches Inkrement von 1024 bewirkt, daß eine

ίο 10-Bit-Stufe jedesmal gefüllt wird, und daß die Adressenstufe des Tonhöhenzählers 51 zur nächsthöheren Adresse weiterschaltet. Hierbei handelt es sich um die grundsätzliche Frequenzbedingung. Ein zyklisches Inkrement von 512 füllt die 10-Bit-Stufe erst nach zwei Zyklen, so daß die Schrittfrequenz und die Tonhöhe, nalbiert werden. Wenn jetzt das zyklische Inkrement geringfügig unterhalb der Basisfrequenz, z. B. auf 992, verringert wird, füllt das erste Inkrement die 10-Bit-Stufe nicht, so daß bei der Adressenstufe keine Weiterschaltung erfolgt. Bei der zweiten Inkrement läuft die 10-Bit-Stufe über, so daß bei der Adressenstufe ein einziger Schaiischritt durchgeführt v/ird und die untere Stufe teilweise nachgefüllt wird. Bei jedem nachfolgenden Inkrement spielt sich ein Schaltschritt unter verringerter Nachfüllung ab, bis die Anzahl der Inkremente dem Ausdruck 1024/(1024—992) = 32 entspricht, wobei ein Schaltschritt durchgeführt wird, jedoch keine Nachfüllung erfolgt. Dann wiederholt sich der Ausgangszustand, und bei dem dreiunddreißigsten Inkrement spielt sich kein Schaltschritt ab. Somit haben 31 Schritte bei der Adressenstufe zweiunddreißig Inkremente erfordert. Die mittlere Abtastrate, d. h. die Anzahl der Adressenstufen pro Inkrement, ist dann gleich dem 31/32fachen der Grundfrequenz, und die resultierende Tonfrequenz wird entsprechend um (1/32) χ 122, d.h. um etwas weniger als 4 Hz verringert. Die Benutzung eines 10-Bit-Inkrementspeichers ermöglicht eine Frequenzauflösiing von 1/1024, die ciwa 0,12 Hz oder 1/60 eines Halbtons bei der Grundtonhöhe von 122 Hz entspricht.

Daher ist die mit dem 16-3it-Speicher des Tonhöhenzählers 51 erzielbare Auflösung sehr hoch. Programmierte Veränderungen des Inkrements können dazu dienen, einen Vibrato-Effekt hervorzurufen oder eine regellose Veränderung der Tonhöhe herbeizuführen, wie sie bei einer Pfeifenorgel anzutreffen sein kann.

Ein Merkmal des vorstehend beschriebenen Verfahrens der inkrementellen Abtastung besteht darin, daß die Tonhöhe des erzeugten Tons durch die mittlere Abtastfrequenz(-rate) bestimmt wird. Die Abtastfrequenz

so ist nur bei Harmonischen und Subharmonischen der Grundtonhöhe gleichmäßig, und bei allen übrigen Werten muß in dem Zeitintervall zwischen einander benachbarten Abtastadressen eine periodische Unregelmäßigkeit erscheinen. Bei dem hier behandelten Beispiel führten das erste und der 33. inkrement nicht zu einem Weiterschalten der Abtastadresse, und wenn sich der Anstieg der Bezugswellenform an diesen Punkten schnell ändern würde, würden die nächsten Inkremente zu ungewöhnlich großen Veränderungen des Abtastwertes führen. Bei dieser Unregelmäßigkeit handelt es sich um eine Form eines Digitalisierungsfehleri der Abtastadresse, der immer dann auftritt, wenn dem Tonhöhenzähler 51 ein Inkrement zugeführt wird, das weder ein Vielfaches noch ein ganzzahliger Teil der Inkrement-Speicherkapazität ist Es wurde gezeigt, daß jedes Adresseninkrenierit in Abhängigkeit davon auftritt, daß der Inkrementspeicher genau gefüllt wird, und zwar nur bei der Grundtonhöhe und deren Harmonischen. In den

meisten Fällen wird im Inkrementspeicher ein bemerkbarer Rest-Zählerstand vorhanden sein, so daß man sagen kann, daß die wahre Adresse zwischen der angezeigten Adresse und der als nächste verfügbaren liegt. Bei der beschriebeuen Anordnung, die schrittweise arbeitet, wurde während eines Unterzyklus nur die angezeigte Adresse gelesen, doch ist die Arbeitsgeschwindigkeit derart, daß während des gleichen Unterzyklus auch die nächste Adresse gelesen werden kann. Hierdurch wird es möglich, ein lineares Interpolationsverfahren anzuwenden, das einen gewichteten Wert zwischen den beiden Abtastwerten liefert, die durch diese Adressen repräsentiert werden, so daß der Digitalisierungsfehler im wesentlichen beseitigt wird. Die Interpolation wird durch eine Einrichtung 65 durchgeführt, der das Ausgangssignal des Wellenformspeichers 49 zugeführt wird. Auf deren Wirkungsweise wird weiter unten eingegangen.

Bei der vorstehenden Beschreibung ist angenommen, daß die in dem Wellenformspeicher 49a gehaltene Wellenform statisch ist In der Praxis wird dies häufig bei Zeitspannen zutreffen, die zwar tatsächlich kurr sein können, die jedoch die Erzeugung einer großen Anzahl von Zyklen der Wellenform repräsentieren. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht jedoch darin, daß es in kurzen Zeitabständen möglich ist, die gespeicherte Wellenform mit Hilfe neuer Daten von dem Wellenforjispeicher 30 nach F i g. 3 zu modifizieren. In Verbindung mit dem Inkrementieren des Tonhöhenzählers 51 wurde festgestellt, daß ähnliche Zähler in jedem von 40 Kanälen sequentiell arbeiten, und zwar während eines Unterzyklus von 800 ns innerhalb eines Zyklus von 32 |is. Diese Zykluszeit läßt somit keine freien Unterzyklen zum Laden der Wellenform zu. Jedoch wird es dem Zähler 58 ermöglicht, dem Wellenformspeicher 49 während jedes Unterzyklus, während dem die gespeicherte Wellenform die Null-Linie durchläuft, neus Daten einzugeben.

Der Einfachheit halber wurde die Arbeitsweise des Generators 14 für musikalische Töne bezüglich der Benutzung eines einzigen Lesekanals beschrieben. Natürlich kann man jede beliebige Anzahl der 40 Kanäle, die durch die Register 51, 52, 53 und 54 gebildet werden, unabhängig voneinander betätigen, um Simultan eine entsprechende Anzahl von Tönen zu erzeugen. Diese Töne können auf den Wellenformen basieren, die in einem oder mehreren der Wellenformspeicher 49a bis 49m gehalten werden, denn es besteht keine feste Beziehung zwischen bestimmten Kanälen und den Wellenformspeichern, die durch sie adressiert werden können. Da die Kanäle sequentiell betätigt werden, ist anfänglich ein Intervall von 32 μ5 zwischen den Ausgangssignalen des ersten und des vierzigsten Kanals vorhanden, doch werden die Ausgangssignale sämtlicher Kanäle später einander überlagert.

Die einzelnen Wellenform-Abtastwerte, die jedem der Kanäle während eines einzigen Zyklus des Tonhöhenzählers 51 entnommen werden, bilden somit schließlich möglicherweise einen einzigen Punkt auf einer zusammengesetzten Ausgangswellenförm, doch muß zunächst für jeden einzelnen Wert der AmpIutudenmaQ-stab festgelegt werden. Die Abtastwerte werden den Wellenformspeichern 49 nacheinander durch den noch /u beschreibenden Interpolator 65 entnommen und einen Schieber 72 zugeführt.

Die Festlegung des Maßstabs erfolgt in einem Amplitudcnverviclfachcr, der eine Stufe des Schiebers 72 nach Fig.4 bildet, dem Amplitudenvervielfachungsdaten von dem Register 53 über Pufferstufen 606 und 61 zugeführt werden. Der Steuerbereich erstreckt sich über 127 logarithmische Amplitudenschritte, und die dem Register 53 entnommenen Daten bestimmen den Schritt, welcher dem Abtastpunkt zugewiesen wird, welcher zu einem bestimmten Zeitpunkt einem bestimmten Kanal entnommen wird. Jenseits des Schiebers 72 werden die einzelnen Amplitudenschritte für sämtiiche Kanäle, die sich während des betreffenden Zyklus in Betrieb befan den, während jedes Zyklus des Systems in einen Addie rer/Sammler 73 gesammelt akkumuliert, um einen zusammengesetzten Ausgangswert für diese Periode darzustellen.

Dieser Amplitudenwert muß aus seiner digitalen

Form in eine analoge Form überführt werden zwecks Wiedergabe im Audiosystem. Eine wirtschaftliche Umwandlung fordert, daß der digitale Wert in eine normierte Form gebracht werden muß. Dies hat seinen Grund darin, daß eine digitale Speicherung zwar nur relativ geringe Kosten verursacht, daß jedoch die Kosten eines Digital/Analog-Wandlers mit zunehmender Leistung sehr steil ansteigen. Ein 12-Bit-Wandler dürfte einem vertretbaren Grenzwert entsprechen, und die zuzuführenden Eingangssignale müssen dieser Kapazität ange- paßt sein. Der Addierer/Sammler 73 kann 24 Bits verarbeiten, und es ist eine Normierung erforderlich, um Datenverluste bei der Oberführung in den Wandler möglichst gering zu hauen. Bei dem angewendeten Verfahren wird eine Linksverschiebung jedes einzelnen Ampli- tudenschritts durch den Schieber 72 vor dem Eingeben in den Addierer/Sammler 73 herbeigeführt Bei dem Addierer/Sammler 73 muß ein Oberlaufen verhindert werden, und eine Möglichkeit hierfür besteht darin, das Ausmaß der Linksverschiebung so zu begrenzen, daß niemals ein Oberlaufen eintreten kann, doch ist dies im Hinblick auf die Daten unwirtschaftlich und führt zu einer Erhöhung des relativen Rauschpegels. Es wird vorgezogen, dafür zu sorgen, daß ein Oberlaufen bei der Addierstufe des Addierer/Sammlers 73 erfaßt wird, wenn dem gesammelten Gesamtwert jeweils ein neues Inkrement hinzugefügt wird. Hierbei ist es möglich, jeweils mit der maximalen Linksverschiebung zu arbeiten, bei der gerade noch kein Oberlaufen verursacht wird. Der Verschiebungsbefehl wird der Verschiebungsstufe des Schiebers 72 über eine Normierungssteuerung 74 zugeführt, die außerdem an einen Verstärkungsrcgier

75 angeschlossen ist. Das Auftreten eines Oberlaufens bei dem Addierer/Sammler 73 bewirkt, daß ein Signal der Normierungs-Steuerung 74 zugeführt wird, damit

der Überlaufzustand durch eine Rechtsverschiebung vor der Eingabe eines weiteren Inkrements beseitigt werden kann. Ist der Sammelvorgang abgeschlossen, wird der effektive Verschiebungswert durch den Verstärkungsregler 75 festgehalten.

Wie in Verbindung mit der Einleitung von Veränderungen der Amplituden- und Wellenform-Speicherwahldaten in den Registern 53 und 54 erläutert, dürfen Änderungen der Verstärkungs- und Normierungsdaten nur herbeigeführt werden, wenn die von der Änderung betroffene Größe nahezu oder tätsächlich den Wert Null hat. Der Rechnerbefehl wird daher in einem Puffer

76 gehalten und nur dann weitergeleitet, wenn der Normierungs-Steuerung 74 und dem Verstärkungsreglcr 75 ein Änderungserlaubnissignal zugeführt wird. Nach der

es Normierung wird dem Addierer/Sammler 73 der Gesamtwert über einen I2-Bit-Puffer 77 entnommen und einem 12-Bit-Digital/Analog-Wandler 78 zugeführt. Das analoge Ausgangssignal des Wandlers 78 hat infolge der

Normierung einen falschen Amplitudenmaßstab, doch wird es durch einen multiplizierenden Digital/Analog-Wandler 79 um einen genau entsprechenden Betrag gedämpft. Zu diesem Zweck wird ein digitaler Verstärkungskompensationsfaktor, welcher den Verstärkungsregler 75 entnommen wird, dem Multipliziereingang des Wandlers 79 zugeführt. Das analoge Ausgangssignal des Wandlers 79 bestimmt einen Spannungspegel, der die Amplitude der gewünschten zusammengesetzten Wellenform während der Dauer eines !nstramentenzyklus darstellt. Wenn nur die Grundfrequenz des Abfragesystems vorhanden ist, wird dieser Pegel in Abständen von 32 us schrittweise jeweils um einen kleinen Setrag erhöht, so daß eine vollständige Periode der Ausgangsfrequenz in 256 Schritten durchlaufen wird. Bei einer Ausgangsfrequenz, die unter der Grundfrequenz liegt, ist die Anzahl der Schritte pro Zyklus höher als 256, und bei sehr hohen Frequenzen ist diese Zahl erheblich niedriger. Nach einer Verstärkung durch einen Verstärker 81 wird die zusammengesetzte Wellenform einem Lautsprecher 82 zugeführt

Die räumliche Verteilung der Schallquellen bei einer Pfeifenorgel läßt sich mit Hilfe eines einzigen Lautsprechers oder mehrerer Lautsprecher, denen jeweils das gleiche Signal zugeführt wird, nicht realistisch nachahmen. Der musikalische Eindruck läßt sich erheblich verbessern, wenn man zwei oder mehr unabhängige Audiokanäle verwendet; bei der beschriebenen Anordnung ist es ohu; weiteres möglich, den Daten, die jedem Amplituden- und Wellenformregister 53 zugeführt werden, einen Befehl hinzuzufügen, der angibt, welchem Kanal das Ausgangssignal zugeführt werden soll. Alternativ kann man einen Teil der Kapazität des Musik-Tongenerators 14 jedem Audiokanal zuweisen. Bei den wahlweise verschiebbarer. Atisgangsstufen, die in F i g. 4 durch strichpunktierte Linien angedeutet sind, würden die bezüglich des ersten Kanals beschriebenen Arbeitsschritte bei einem zweiten Kanal wiederholt. Hierbei wird in einem Puffer 86 ein Normierungsbefehl für die Normierungssteuerung 74 und für einen weiteren Verstärkungsregler 85 gehalten. Nach der Normierung wird das Gesamtsignal des Addierer/Sammlers 73 über einen Puffer 87 einem weiteren Digital/Analog-Wandler 88 zugeführt. Das analoge Ausgangssigna! des Wandlers 88 wird durch einen multiplizierenden Digital/Analog-Wandler 89 gedämpft, dem der benötigte Dämpfungsfaktor durch den Verstärkungsregler 85 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Wandlers 89 wird durch einen Verstärker 91 verstärkt und durch einen zweiten Lautsprecher 92 wiedergegeben. Die Stufen 85—92 ähneln den Stufen 75—82. Eine (nicht dargestellte) Kanalschaltcinrichtung ermöglicht es, das Ausgangssignal des Addierer/Sammlers 73 dem jeweilig erwähnten Kanal über den Puffer 77 oder den Puffer 87 zuzuführen.

Bei einer nicht dargestellten anderen Ausführungsform ist es möglich, die Verwendung von zwei (oder mehr) Digital/Analog-Umwandlungsstufen zu vermeiden, indem man einen einzigen Kanal benutzt, der an den Addierer/Sammler 73 über den Puffer 77 und den D/A-Wandler 78 angeschlossen ist und zu dem multiplizierenden Digital/Analog-Wandler 79 führt, dessen Ausgangssignal dann auf die gewünschte Anzahl von Audiokanälen verteilt wird, die jeweils über eine Abtast- und Halteschaltung angeschlossen sind. Hierbei dient eine Kanaiumschalteinrichtung dazu, jeweils eine ausgewählte Schaltung auf Abtastbetrieb umzuschalten, wenn dem zugehörigen Audiokanal Daten zugeführt werden sollen.

Die Erzeugung der Ausgangswellenform wurde im einzelnen beschrieben, um deutlich zu machen, daß sich innerhalb des hörbaren Bereichs jede beliebige Tonhöhe erzielen läßt, und daß sich die Harmonischen— bzw. Harmonie-Struktur unabhängig von der Tonhöhe in weiten Grenzen verändern läßt Ferner ist es erforderlich, die Transienten-Effekte zu berücksichtigen, durch welche sich die verschiedenen Instrumente für den Hörer voneinander unterscheiden. Die Geschwindigkeit des Amplitudenanstiegs bzw. die Einschwingzeit am Beginn des Tönens einer Orgelpfeife und die Geschwindigkeit des Abklingens beim Wegfall der Erregung stellen wichtige Merkmale sowohl von Orgelpfeifen als auch von anderen nachzuahmenden Instrumenten dar. Es ist ersichtlich, daß die beschriebenen Einrichtungen zum Regeln der Amplitude sämtliche Erfordernisse bp -:<jglich der Durchführung einer beliebigen programmierten Veränderung der Amplitudenhüllkurve erfüllen, die erforderlich ist, um bestimmte Einschwing-, Abkling- oder Tremoio-Effekte zu erzielen. Auf ähnliche Weise läßt sich ein Vibrato-Effekt innerhalb jedes erforderlichen Frequenzhubes leicht erreichen, indem man die Inkrementrate des Tonhöhenzählers 41 entsprechend verändert. Ein weiteres Merkmal von Pfeifenorgeln besteht im Auftreten einer Anfangstransienten, die als »chiff« bezeichnet wird Hierbei handelt es sich um einen kurzen Energiuimpuls bei einer bestimmten Harmonischen-Frequenz, der sich während des Aufbaus des Grundtons und des allgemeinen Harmonie-Musters einer Orgelpfeife bemerkbar macht Ferner ist es möglich, andere Transientenvorgänge zu reproduzieren, die für Orgelpfeifen, gezupfte Saiten und andere Erregungsformen kennzeichnend sind.
Wie erwähnt, ist es erforderlich, musikalische Töne zu erzeugen, die den verschiedenen Tasten einer Tastatur entsprechen und die (jeweils) richtige Harmonie-Struktur aufweisen. Um ein Verfahren zu erläutern, mittels dessen dies gemäß der Erfindung erreicht wird, wurde der Aufbau und die Arbeitsweise einer Orgel beschrieben, bei welcher jeweils eine Wellenform neu erzeugt wird, sobald eine andere Taste betätigt wird. In der Praxis kann man Vorteil aus der Tatsache ziehen, daß bei einem bestimmten Register die Veränderungen der Harmonie-Struktur längs der Tastatur zügig fortschreiten. Das nachstehend beschriebene Verfahren, bei dem mit einer linearen Interpolation zwischen festen Punkten gearbeitet wird, liefert sehr zufriedenstellende Ergebnisse, wobei man mit einer kürzeren Rech-nzeit auskommt

NachdcTi das gewür.schte Register gewählt worden ist, werden in der beschriebenen Weise Wellenformen synthetisiert, die bei dem betreffenden Register genau einer bestimmten Anzahl von Tasten jeder Tastatur entsprechen. Bei einem einfachen Beispiel könnte man vier C-Noten in Oktavenabständen für jedes Manual und eine einzige C-Note für die Pedaltastatur wählen. Diese neun Wellenformen werden in den Wellenformspeichern 49 unverändert gehalten, bis ein anderes Register gewählt wird. Wenn dies geschieht, werden die betreffenden Wellenformen durch Wellenformen ersetzt, die erneut erzeugt werden und dem C bei dem neu gewählten Register entsprechen. Soll eine C-Note gespielt werden, wird die Wellenform aus dem betreffenden Speicher unter Anwendung des beschriebenen Abtastverfahrens direkt ausgelesen. Liegt jedoch der gewünschte Ton zwischen zwei der gespeicherten C-Töne, werden beide C-Töne ausgelesen, doch wird für jedes Paar von Abtastwerten ein Zwischenwert abgeleitet, der je nach

der relativen Lage des Tons in Richtung auf den oberen oder den unteren Wert gewichtet wird. Dieser Zwischenwert entspricht einer weitgehenden Annäherung an den Abtastwert, den man bei einer Wellenform erhalten haben wurde, die für die betreffende Note spezifisch ist, und er wird zur akustischen Wiedergabe in der anhand F i g. 4 beschriebenen Weise verarbeitet Der Zwischenwert wird in dem Interpolator 65 gewonnen, die zwischen dem Ausgang der WeUenformspeicher 49 und dem Schieber 72 liegt

Nunmehr ist ersichtlich, daß der Interpolator 65 zwei Aufgaben erfüllt Erstens kann ein Zwischenwert zwischen den Abtastwerten abgeleitet werden, die einem einzigen WeUenformspeicher 49 aus zwei benachbarten Adressen entnommen werden, wann die gedachte Adresse zwischen diesen Adressen liegt Zweitens ist es gemäß dem vorstehenden Absatz möglich, einen Zwischenwert zwischen den Abtastwerten abzuleiten, die entsprechenden Adressen in zwei Wellenformspeichern entnommen, werden, wenn die gewünschte Wellenform in Beziehung zu jeder der beiden gespeicherten Weiienformen steht

F i g. 6 zeigt ein Blockschaltbild des Interpolators 65, dessen Daten- und Steuereingänge aus F i g. 4 ersichtlich sind. Wie erwähnt, werden während jedes Intervalls von 800 us Werte für einen ,einzigen Kanal aus der Adresse ausgelesen, die durch den Tonhöhenzähler 51 angezeigt wird, sowie der nächsthöheren Adresse. Es ist ein Interpolationsspeicher 66 mit zwei Speichern 66/4 und 665 vorhanden, denen die beiden Abtastwerte aus dem Wellenfu. -rnspeicher 49 zugeführt werden. Die Lage jedes Abtastwertes in dem Interpolationsspeicher 66 wird durch ein Signal des Wellenformregisters 53 bestimmt das über den Ausyangmuffer 60a und einen weiteren Verzögerungspuffer 6* zugeführt wird. Die Daten werden auf die Speicher 66.4 und 665 so aufgeteilt, daß der Abtastwert der niedrigeren der beiden Adressen in dem Speicher 66/4 und der Abtastwert der höheren Adresse in dem Speicher 665 gehalten werden. Um den gespeicherten Werten die richtigen Gewichtungsfaktoren zuzuweisen, wird der erste Wert aus dem Speicher 66/4 in einen Multiplizierer 67/4 ausgeleren, während der zweite Wert aus dem Speicher 665 in einen Multiplizierer 675 ausgelesen wird. Die vier obersten Bits aus dem Inkrementspeicher des Tonhöhenzählers 51 werden in dem Multiplizierer 67>4 über einen Verzögerungspuffer 68 eingegeben und von sechzehn abgezogen; das Ergebnis wird durch 16 geteilt und mit dem ersten Abtastwert multipliziert. Entsprechend werden die gleichen vier Bits in den Multiplizierer 675 eingegeben und mit dem zweiten Abtastwert multipliziert; dann wird das Ergebnis durch 16 geteilt. Die Ausgangssignale der Multiplizierer 67Λ und 675 werden in einem Addierer/Sammler 69 summiert, so daß man den gewünschten Zwischenwert erhält Soll eine Wellenforminterpolation durchgeführt werden, wird dieser Wert weiter in einen Addierer 70 mit einem Gewichtungsfaktor ρ multipliziert, der durch den Rechner 12 über das Register 53 eingegeben wird, und das Produkt wird in einem Addierer/Sammler 71 gehalten. Das gesamte Verfahren zum Gewinnen eines Zwischenwertes wird dann für die beiden Abtastwerte aus dem zugehörigen Kanal wiederholt, doch wird dieser Zwischenwert in dem Addierer 70 mit dem Gewichtsfaktor (16—#J multipliziert. Das Produkt wird zu dem in dem Addierer/Sammler 71 gehalte- nen Wert addiert, und die Summe wird aus dem Unterpolator 65 ausgegeben. Es ist natürlich ohne Bedeutung, daß der Interpolationsvorgang in manchen Fällen auch dann durchgeführt wird, wenn einer der beiden Abtastwerte schon genau den richtigen Wert hat Dieser Wert wird dann beibehalten, denn der bei dem anderen Wert verwendete Gewichtungsfaktor hat den Wert NuIL

Eine Interpolation zwischen zwei gespeicherten WeI-lenformen kann durch den Interpolator 65 während der gleichen Zeitspanne durchgeführt werden, die anderenfalls für das Ausgeben eines einzigen Abiastwertes benötigt würde. Dieses Verfahren erweist sich somit bezüglich seiner Durchführungsgeschwindigkeit als vorteilhaft, wenn man es mit dem gleichwertigen analogen Software-Verfahren vergleicht bei dem die Vorschriften für eine interpolierte Wellenform im Rechner aus gespeicherten Daten für die beiden benachbarten WeI-lenformen gewonnen werden. Bei der Durchführung der zusätzlichen Rechenarbeiten, auf weiche die Harmonischen-Synthese folgt läßt sich dann eine erhebliche Verzögerung nicht vermeiden.

Bei dem Rechner 12 lassen sich auf vorteilhafte Weise die neuerdings verfügbaren Mikroschaltungen verwenden, z. B. der Typ Zilog Z SOA, bei dem es sich um einen Ein-Chip-Mikroprozessor handelt dem RAM- und ROM-Chip-Speicher zugeordnet sind; jedoch wäre es jedem Fachmann möglich, auch andere Schaltungselemente zu verwenden. Aus dem gleichen Grund wird es nicht für erforderlich gehalten, bestünmte handelsübliche digitale Schaltungselemente bekannter Art zu spezifizieren, die in den Blockschaltbildern dargestellt sind.

Es ist ferner ersichtlich, daß die Funktionen, die den Betrieb des beschriebenen Instruments ermöglichen, auf den Rechner und die zugehörige Hardware im Rahmen der Erfindung auch in gewissem Ausmaß auf andere Weise aufgeteilt werden könnten. Im folgenden wird das Programm, nach dem der Rechner 12 arbeitet, in großen Zügen beschrieben.

In Fig.5a bis 5e sowie in der nachstehenden Beschreibung werden die nachstehenden Abküiv.ungen verwendet:

GENs — die 40 Wellenform-Lesekanäle des Tongenerators 14 nach Fig. 1;

CG — eine Routine zum Prüfen des Zustandes der GENs und zum Durchführen etwa erforderlicher Änderungen;

WVS — die Wellenformspeicher 49 nach F i g. 4 des Tongenerators 14 nach F i g. 1;

KCH — eine Routine für die Reaktion auf Änderungen des Zustandes von Tasten- und Registerkontakten

Bei dem Steuerprogramm werden die nachstehenden Tabellen für die Arbeitsspeicher verwendet:

GENs: bei jedem Generatorkanal sind die nachstehenden Informationen gespeichert:

1. Kennzeichen (Fortschreiben, Chiff, Einschwingen, Abklingen, in Gebrauch befindlich),

2. Tonhöhe,

3. Chiff-Parameter

a) Dauer,

b) zuerst zu erzeugende Harmonische,

4. Amplitudenparameter

a) maximaler Wert im eingeschwungenen Zustand,

b) Augenblickswert,

c) Einschwinggeschwindigkeit,

d) Abklinggeschwindigkeit;

19 20

5. WVS-N ummer; wünschten Bezugswellenform innerhalb des Instru-

6. Identifizierung: ments unter Benutzung von Einrichtungen erzeugt wer·

a) Manualnummer, den, die eine Wiedergabe durch ein Abfragen mit einer

b) Tastennummer; gewählten Inkrementgeschwindigkeit ermöglichen. WVS: für jeden Wellenformspeicher: 5 Für Zwecke des Übens oder des Unterrichts ist es bei

1. a) Manualnummer, ' der erfindungsgemäßen Orgel möglich, mit dem Rechb) Tastennummer, für welche die Wellen- ner über einen Digital-Cassettenrecorder zusammenzu-

form richtig ist; arbeiten. Die Rechnerbefehle für die über die Tastatu-

2. Anzahl der GENs, welche diesen Speicher ren einzuspielende Musik können dann digital aufgebenutzen; 10 zeichnet werden, und zwar in Form der Äusgangssigna-

3. a) maximale Amplitude, Ie des Tasten- und Register-Kontakt-Multiplexers in

b) Einschwinggeschwindigkeit, Verbindung mit !dentifizierungswörtern und Taktzei-

c) Abklinggeschwindigkeit ten. Die Wiedergabegeschwindigkeit kann dann nach

Wunsch variiert werden, so daß es z. B. möglich ist, ein

F i g. 5a zeigt das Fließdiagramm für das Hauptpro- 15 schwieriges Musikstück langsam aufzunehmen und es gramm, durch das zunächst die Benutzung aller Arbeits- kann mit der richtigen Geschwindigkeit wiederzugeben. speichert?bellen (Block Ml) eingeleitet wird. Sämtliche Die Daten werden auf Band im Fernschreibformat

Generatoren werden freigesetzt und das Kennzeichen aufgezeichnet, wobei ein Fernschreib-Sender- und »in Gebrauch« wird gelöscht Dann werden WVS-Si- -Empfängerchip benutzt wird, um die erforderliche Segnale eingegeben, um verschiedene Gruppen von Ta- 20 riell-Parallel-Umsetzung zwischen atr Schaltungen des sten jedes Manuals darzustellen, so daß bei der erstn^Ji- Recorders und dem Rechner durchzuführen und eine gen Betätigung einer Taste eine annähernd richtige Zeitsteuerung zu bewirken.

Wellenform zur Verfügung steht Nach dem Einschalten Dem Band entnommene Daten können auch dem

der Unterbrechungseinrichtung (Interrupt) bewirken Rechner eingegeben werden, um die technischen Daten Unterbrechungssignale, die mit Hilfe der Register und 25 der OrgcJ dadurch zu verändern, daß die Klangfarben Tasten der Konsole erzeugt werden, daß die GENs und der Register verändert werden, und um den Rechner so WVSs fortgeschrieben werden. Im Block M2 prüft das zu programmieren, daß andere Instrumente nachge-Hauptprogramm das Kennzeichen »Register geändert«, ahmt werden.

und, wenn dieses Kennzeichen vorhanden ist berechnet In der Beschreibung des Aufbaus und der Arbeitswei-

neue Wellenformen für die in Frage kommenden WVSs. 30 se des Instruments wurden bestimmte Parameterwerte, Im Block M3 können etwa vorhandene Reserve-WVS z. B. Verarbeitungszeiten und Speicherkapazitäten, geverwendet werden, um den Fehler zu verringern, der nannt Diese Werte sind jedoch nur als Beispiele zu dadurch verursacht wird, daß bei einem Teil der Tasta- betrachten. Beispielsweise kann man die Abfragekapatur zeitweilig eine Wellenform verwendet wird, die für zität des Instrumenis in jedem gewünschten Ausmaß einen anderen Teil der Tastatur berechnet wurde. Die 35 erweitern, indem man mehrere Blöcke mit je 40 Abtast-Biöcke mi und M2 umfassen auch die Steuerung der kanälen verwendet.

Erzeugung von Bezugswellenformen und deren Einga-

be in WVS-Speicher. Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Die Taktunterbrechungsroutine nach F i g. 5b wird

immer dann durchgeführt, wenn ein Unterbrechungssi- 40
gnal durch einen Takt erzeugt wird, der in Intervallen
von etwa 4 ms arbeitet. Alle Befehle für den Tongenerator, die sich auf die Amplitude (einschließlich Einschwingen, Abklingen und Normierung) beziehen, gehen von
dieser Routine aus. Es werden kleine regellose Verände- 45
rungen der Tonhöhe und der Amplitude herbeigeführt,
um zu gewährleisten, daß zwischen den Tönen keine
Phasenstarrheit auftritt. Die Unterroutine CG zum Prüfen und Fortschreiben de·· GENs ist in Fig.5c dargestellt. Sobald ein Abklingvorgang bei einem beliebigen 50
Kanal abgeschlossen ist, wird das Kennzeichen »in Gebrauch« gelöscht, und der Zählerstand der GENs, welche die zugehörigen WVS benutzen, wird um 1 verringert.

Die Konsolen-Unterbrechungsroutine nach Fig.5d 55
gilt für den Betrieb der Unterbrechungsschaltung 25
nach F i g. 2. Registeränderungen bewirken, daß das
Kennzeichen »Register geändert« gesetzt wird, und daß
die Registertabelle, die den jeweiligen Zustand jedes
Registers enthält, fortgeschrieben wird. Die Unterrouti· 60
ne KCH nach F i g. 5e dient zum Auslösen und Beenden
von Tönen.

Vorstehend wurde eine elektronische Orgel beschrieben, um die Wirkungsweise der Erfindung zu erläutern
und ihre vielseitige Anwendbarkeit erkennbar zu ma- 65
chen. Natürlich läßt sich die Erfindung auch anwenden,
um andere Ein- oder Mehrtoninstrumente zu schaffen,
bei denen die digitalen Daten zum Darstellen einer ge-

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Digitaler Musik-Tongenerator, mit einem Ctenerator erster Wahlsigjiale, deren jedes sich auf eine Harmonie-Struktur bezieht, s mit einem Generator zweiter Wahlsignale, deren jedes die Auswahl eines Tones mit einer vorgegebenen Tonhöhe bezeichnet,

mit einem Digitalrechner, der abhängig von jedem ersten Wahlsignal und zweiten Wahlsignal Speicher- to Daten- und -Steuersignale, Harmonie-Daten- und -Steuersignale sowie Abtastwahl-Daten- und -Steuersignale erzeugt,

mit einem Synthetisierer, der abhängig von den Harmonie-Daten- und -steuerbaren Digitaldaten syn- is thetisiert, die wenigstens eine Bezugswellenform wiedergeben,

mit einer Einrichtung, die abhängig von den Speicher-Daten- und -Steuersignalen Bezugswellenform-Daten speichert, und mit einer Abtasteinrichtung, die abhängig von den Abtastwahl-Daten- und -Steuersignalen die gespeicherten Bezugswellenform Daten abtastet, um weitere Digitaldaten abzuleiten, wobei die Abtastrate die Tonhöhe des Tones bestimmt, wenn der Ton aufgrund der weiteren Digitaldaten wiedergegeben wird,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes Wahlsignal die Auswahl eines definierten Satzes von Harmonie-Strukturen bezeichnet, daß jedes zweite Wahlsignal die Auswahl eines Tones mit vorgegebener Tonhöhe und mit vorgegebener Harmonie-Struktur bezeichnet, die innerhalb eines ausgewählten Satzes liegt,

daß die mindestens eine Bezugswellenform einem jeweiligen vorgegebenen Mitglied dieses definierten Satzes von Harmonie-Strukturen entspricht, daß die Abtasteinrichtung (50) selektiv die gespeicherten Bezugswellenform-Daten abtastet, um die weiteren Digitaldaten abzuleiten, wobei diese die vorgegebene Harmonie-Struktur des ausgewählten Tones wiedergeben,

daß die Speichereinrichtung (49) gleichzeitig Daten bezüglich mehrerer Bezugswellenformen speichert, und daß die Abtasteinrichtung (50) mehrere Tongeneratoren aufweist, deren jeder die zu einem Bezugswellenverlauf gehörigen gespeicherten Daten abtastet, wobei die jeweils anderen Tongeneratoren die gleichen oder andere zu einem Bezugswellenverlauf ge- hörigen gespeicherten Daten abtasten.

2. Generator nach Ansapruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahlsignal-Generatoren (10, 11) aufweisen:

55

eine Einrichtung zur Änderung des Zustandes eines ausgewählten Wahlindikators einer Wahlindikator-Anordnung (20) zur Bezeichnung der jeweils getroffenen Wahl,

eine Einrichtung (22,23) zum wiederholten Abtasten der Wahlindikator-Anordnung (20) zur Bestimmung des Zustandes jedes Wahlindikators und

einen Komparator (24), der den Zustand des Wahlindikators bei aufeinanderfolgenden Abtastungen vergleicht und eines der Wahlsignale erzeugt, wenn eine Zustandsänderung stattgefunden hat.

3. Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sythetisierer (13) aufweist:

einen Speicher (3Oa^ digitaler-Anfangs-Sythesedaten mit Sinuswellenform, eine Einrichtung (33,35), die aus den Anfangs-Synthesedaten weitere Synthesedaten ableitet, die bezüglich relativer Frequenz und relativer Amplitude jede Harmonische eines bestimmten Mitgliedes des ausgewählten Satzes aar Harmonie-Strukturen repräsentieren, und eine Oberlagerungseinrichtung (306, 36) der Anfangs-Synthesedaten und der weiteren Synthesedaten zur Erzeugung der Bezugswellenformen, die diesem Mitglied des Satzes der Harmonie-Strukturen entsprechen.

4. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugswellenform-Speichereinrichtung (49) eine Normierungs-Steuerung (74) der Wellenform-Daten aufweist, um asu höchstwertigen Teil der WeHenforrn-Daten in einem Speicher minimaler Kapazität aufzunehmen.

5. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (50) einen Adressenwähler(51,52,63)zum Adressieren einer Bezugswellenform-Speichereinrichtung (49) aufweist, ure: einen Abtastwert in jedem Zeitintervall einer Folge gleich beabstandeter Zeitintervalle aus dieser jeweils adressierten Adresse abzuleiten,

mit einem Zähler (51), der ein Eingangs-Zählinkrement in jedem der Zeitintervalle empfängt und der ferner von einer bezeichneten Adresse zur nächstbenachbarten höheren Adresse abhängig von einem vorgegebenen kumulativen Eingangszählerstand weiterschaltet,

wodurch die Sequenz der Abtastwerte mit einer solchen Rate erzeugbar ist, daß der Ton mit einer durch die Bezugswellenform wiederg-^ebenen Struktur mit einer Tonhöhe erzeugbar ist, die proportional dem Verhältnis von Eingangs-Zählinkrement und vorgegebenem kumulativen Eingangszählerstand ist

6. Generator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Adressenwähler (51,52,63) in jedem Zeitintervall einen Abtastwert aus der zur bezeichneten Adresse nächsthöheren Adresse ableitet, daß die Abtasteinrichtung (50) die Sequenz der Abtastwerte so ableitet, daß jeder Abtastwert einem Zwischenwert zwischen den Abtast werten entspricht, die von der bezeichneten Adresse bzw. der nächsthöheren Adresse abgeleitet sind, wobei der Zwischenwert für jedes Zeitintervall entsprechend dem Verhältnis von kumulativem Eingangszählerstand in diesem Zeitintervall und vorgegebenem kumulativem Eingangszählerstand interpoliert ist.

7. Generator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb eine Sequenz von Abtastwerten von einer ersten Bezugswellenform ableitbar ist und eine weitere solche Sequenz von Abtastwerten von einer zweiten Bezugswellenform desselben Satzes ableitbar ist und daß ein Interpolator (65) einen Zwischenwert zwischen jedem Abtastwert der einen Sequenz und dem entsprechend Abtastwert der anderen Sequenz interpoliert, um einen Ton einer Harmonie-Struktur

zu erhalten, die zwischen den Harmonie-Strukturen von erster und zweiter Bezugswellenform liegt.

8. Generator nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet.

daß die Abtasteinrichtung (50) mehrere Abtastkanä- !e besitzt, die sequentiell während eines jeweiligen Zeitintervalls einer zyklischen Folge von Zeitintervallen, die insgesamt eine Abtastperiode bilden, aril beiten, wobei jeder Kanal einen Adressenwähler (51,

52,63) aufweist, und ι ο

daß ein Sammler (72, 73) während jeder Abtastperiode die weiteren Digitaldaten, die während jedes Zeitintervalls der Abiastperiode abgeleitet sind, überlagert zur Wiedergabe der Amplitude einer Summen-Wellenform während jeder solchen Abtastperiode.

9. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (53, 54, 60, 61) einen jeweiligen Wert auf einer Skala relativer Amplituden den weiteren Digitaldaten zuordnet die jeden ausgewählten Ton repräsentieren.

10. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Digital/Analog-Wandler (15; 77,78,79; 87,88,89) für die weiteren Digitaldaten.

11. Generator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Normierungssteuerung (74) die weiteren Digitaldaten vor der Umwandlung normiert, um den höchstwertigen Teil der Digitaldaten in einen Digital/Analog-Wandler (15) mit minimaler Kapazität aufzunehmen, und

daß eine Wiederherstelleinrichtung (75, 79; 85, 89) das Analogsignal bezüglich der relativen Amplitude wiederherstellt, die der der entsprechenden weiteren Digitaldaten vor der Normierung entspricht

12. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Audio-Wiedergabeeinrichtung (16; 82,92) des ausgewählten Tons.

13.Generator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Audio-Wiedergabeeinrichtung (16) mehrere Kanäle (75—82; 88—92) aufweist, denen ausgewählte Teile der weiteren Digitaldaten jeweils zuzuordnen sind.

14. Verwendung des Generators nach einem der Ansprüche 1 bis 13 bei einer elektronischen Orgel, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahlsignal-Generatoren mehrere Register bzw. mehrere Tasten aufweisen.

15. Verwendung räch Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die einem ausgewählten Ton entsprechenden weiteren Digitaldaten Transienten-Änderungen bezüglich der Amplituden unterwerfbar sind, um die Einschwing- und die Abklingcharakterisliken einer Orgel zu erzeugen.