DE2857804C3

DE2857804C3 - Elektronischer Rechner mit einem akustischem Tongenerator

Info

Publication number: DE2857804C3
Application number: DE2857804A
Authority: DE
Inventors: Akira Kashikara Nara Tanimoto
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1977-02-28
Filing date: 1978-02-27
Publication date: 1988-09-08
Also published as: DE2857808C3; US4452119A; DE2808285B2; DE2808285C3; US4450743A; DE2808285A1

Description

dadurch gekennzeichnet,

20

- Tasten (2,12—20) zur Eingabe von Tondaten, eine tastensteuerbare Umsetzerschaltung (EQ, ECi, ECi) ^zum Erzeugen einer digitalen Einzeldarstellung einer Folge von musikalischen Tönen, die zwei durch unterschiedliche Tasten gesteuerte Umsetzereinheiten umfaßt, von denen

- die erste Einheit (U¹C₁, EC₂) so ausgebildet ist, daß sie bei einem ersten Betätigen einer der zugeordneten Tasten (2) die gewünschte Oktav-Information und bei einem nachfolgenden Betätigen einer der zugeordneten Tasten (2,12, 13) die Tonhöheninformation erzeugt und kodiert an Felder (XA, XB) der Speichereinrichtung (X) abgibt, und

die zweite Einheit (EC₃) bei Betätigen einer zugeordneten Taste (14—19) eine auf die Länge der gewählten Töne bzw. die dazwischenliegenden Pausen bezogene Zeitinformation erzeugt und kodiert an ein Feld (XA) der Speichereinrichtung (X) abgibt, und

- eine Einrichtung (3, 10) zum sequentiellen Rückgewinnen jeder digitalen Einzeldarstellung der Tonfolge aus der Speichereinrichtung.

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Rechner mit einem akustischen Tongenerator gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein derartiger Rechner ist in der vorangemeldeten, aber nicht vorveröffentlichen DE-OS 28 06 429 beschrieben. Er verfügt über einen Sprachsynthesizer, durch den Rechenschritte und Rechenergebnisse in Sprachform ausgegeben werden. Die Sprachinformation ist fest gespeichert, also nicht vom Benutzer frei programmierbar.

Aus üei u5-F538 78 750 isicni fiel pi'ügfäiVifiiicrbäfcr 6ö

Musiksynthesizer bekannt. Es handelt sich um ein bloßes elektronisches Musikinstrument ohne die Möglichkeit, Datenverarbeitungsausgaben lösen zu können, also um keinen elektronischen Rechner.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen elektronischen Rechner so auszubilden, daß er einerseits als Musikinstrument ausgestattet ist und andererseits abhängig von bestimmten Eingabe- und/oder Rechen

bedingungen Toninformationen ausgibt

Der erfindungsgemäße Rechner ist durch die Merkmale des Patentanspruchs gegeben. Er unterscheidet sich vom Rechner gemäß der genannten Offenlegungsschrift dadurch, daß er Tasten zur Eingabe von Tondaten aufweist und über eine spezielle Schaltung zum Speichern und Wiedergewinnen eingegebener Tondaten verfügt.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die schematische Draufsicht auf den mit einem elektronischen Musikgenerator kombinierten elektronischen Rechner gemäß der Erfindung;

Fig. 2 und 3 Oktavdiagramme zur Erläuterung, wie der elektronische Rechner gegebenenfalls auch als elektronisches Musikinstrument verwendet werden kann;

Fig. 4 ein Notenbeispiel für eine in dem kombinierten Rechner-Musikinstrument nach Fig. 1 speicherbare Melodie;

Fig. 5 das Beispiel eines Kontrollprogramms für die Speicherung des Musikstücks gemäß Fig. 4;

Fig. 6 und 7 Flußdiagramme zur Eingabe eines Musikstücks nach Fig. 4 in die elektronische Rechner-Musikinstrument-Kombination nach Fig. 1;

Fig. 8 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für den das elektronische Musikinstrument bildenden Teil des Rechners nach Fig. 1;

Fig. 9 Notenbeispiele für eingebbare Töne;

Fig. 10 und 11 weitere Flußdiagramme zur Erläuterung der Funktion des elektronischen Musikgeräteteils im elektronischen Rechner gemäß der Erfindung und die dabei auftretenden Betriebsabläufe;

Fig. 12 das Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform einer elektronischen Schaltung für den elektronischen Musikinstrumententeil des Rechners nach Fig. 1;

Fig. 13 eine Notenvergleichsdarstellung von Triolen im Vergleich zu zeitgleichen Einzelnoten;

Fig. 14 ein weiteres Flußdiagramm zur Erläuterung eines bestimmten vorteilhaften Teilmerkmals der Erfindung;

Fig. 15 ein weiteres Blockschaltbild einer elektronischen Schaltung bei einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 16 das Blockschaltbild einer elektronischen Schaltung des Rechners gemäß Fig. 1 in Kombination mit einem elektronischen Musikinstrument.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Draufsicht einen kombinierten Rechner 5 erfindungsgemäßer Art der außer dem eigentlichen Rechnerteil ein elektronisches Musikinstrument, eine Mehrzahl von Tasten 2, eine Anzeige 7, einen Lautsprecher 8 und eine Betriebsart-Wähltaste 9 umfaßt. Mit der Betriebsart-Wähltaste lassen sich drei unterschiedliche Betriebsarten wählen, nämlich ein Programmeinschreibbetrieb W, ein Programmauslesebetrieb R sowie ein Rechenbetrieb C. Um die in einer Rechenschaltung ggf. enthaltene Inforeine Räumtaste 10 betätigt. Eine zusätzliche Dauertaste 19 dient gleichzeitig als Dezimalpunkt-Markierungstaste für den Rechenbetrieb C. Über zehn Zifferntasten läßt sich in bekannter Weise numerische Information in die Rechenschaltung eingeben.

Mittels der Tasten 2 und 10 bis 20 läßt sich ein im Prinzip beliebiges Musikprogramm in den elektronischen Rechner 5 eingeben.

Mittels der Zifferntasten 2 werden die Tonhöhen von i'oten eines beispielsweise in Schriftform vorgegebenen Musikprogramms festgelegt Die Tasten 12 bzw. 13 dienen zur Eingabe von Halbtonschritten räch oben bzw. nach unten, bezogen auf die jeweiligen Tonhöhen der Noten des Musikprogramms. Die F i g. 2 und 3 veranschaulichen Oktavdiagramme, die sich mittels der Zifferntasten 2 und der Halbtonschrittasten 12 (nach oben) bzw. 13 (nach unten) einprogrammieren lassen. Die Oktave einsr Note wird durch eine übergeordnete Einheit innerhalb der numerischen Information, eingegeben durch die Betätigung der Zifferntasten 2, gewählt (vgl. die Oktavfolgen in Fig. 2). Die Tonhöhe innerhalb der gewählten Oktave ist durch eine niederrangige Einheit innerhalb der numerischen Information bestimmt, is die sich durch eine weitere Betätigung der Zifferntasten 2 festlegen läßt. Mit der Taste 12 läßt sich das Vorzeichen »Kreuz«, also eine Halbtonschritterhöhung festlegen, während mit der Taste 13 die Vörzeicheiiinformation »f>«, also eine Halbtonschritterniedrigung bestimmen läßt. Wie die Fig. 3 zeigt, lassen sich damit innerhalb einer Oktave unter Zuhilfenahme der Halbtonschrittasten 12 und 13 zwölf Tonhöhen realisieren.

Mit den Tasten 14,15,16,17 und 18 läßt sich die Dauer einer gewählten Note oder eines gewählten Tons bestimmen. Jede dieser Tondauer-Tasten 14 bis 18 bestimmt eine bestimmte Pausen- und Tondauer in Abhängigkeit davon, ob eine der Tasten 2 und/oder die Halbtonschrittasten 12 bzw. 13 betätigt worden sind, um die betreffende Tonhöhe festzulegen. Mit einer zusätzlichcn Dauer-Taste 19 läßt sich zu einer bestimmten Note bzw. einem bestimmten Ton nochmals die halbe Dauer ergänzen, was durch einen Punkt angedeutet ist. Mittels einer Räumtaste 10 läßt sich das Einschreiben oder Einspeichern einer eingegebenen Musikinformation bzw. das »Auslesen« oder »Abrufen« einer eingespeicherten Musikinformation auslösen und zwar in Abhängigkeit von der Stellung des Betriebsartwählschalters 3, an dem sich ein Programmeinschreibbetrieb W und ein Programmauslesebetrieb R einstellen lassen. Eine Programmendetaste 20 wird betätigt, um das Ende eines bestimmten Musikstücks festzulegen.

Unter Bezug auf die F i g. 5 wird nachfolgend ein Prüfprogramm zur Einspeicherung eines Musikstücks gemäß dem Notenbeispiel der Fig. 4 in das Musikinstrument 1 erläutert:

Im Prüfprogramm der Fig. 5 bezieht sich die Spalte SW auf die Symbole der zu betätigenden Zifferntasten 2 und der Wahltasten 10 und 20; die Spalte P bezieht sich auf einen Adressenzähler; X betrifft ein Register, das zwei RS-Flip-Flops A und B umfaßt und Y bezieht sich auf einen Programmspeicher. Die durch Klammern zusammengefaßten Abschnitte des Prüfprogramms in F i g. 5 beziehen sich jeweils auf eine Note im Notenbeispiel der Fig. 4. Ein gemäß dem Prüfprogramm der Fig. 4 in dem Musikinstrument eingespeichertes Musikstück läßt sich durch Betätigung der Räumtaste 10 in der Stellung R des Schalters 3 über den Lautsprecher 4 automatisch wiedergeben. Der Ablauf des Steuerungs- und Prüfprozesses gemäß Fig. 5 wird nachfolgend unter Bezug auf die Fiußdiagramme der F ig. &oacgr; bis 8 erläutert.

»Einschreiben des Musikprogramms«

Zunächst wird die Betriebsartwähltaste 3 in die Stellung W, also auf »Einschreiben« eingestellt. Eine Prüfschaltune JW stellt fest, ob das Musikinstrument 1 auf

65 die Betriebsart W, also auf »Einschreiben« eingestellt ist oder nicht. Ist dies der Fall, so wird im Flußdiagramm der Fig. 6 vom Programmschritt n, zum Programmschritt &lgr;, übergegangen. Im Verlauf der Programmschritte H₁ bis fl₈ wird ermittelt, welcher der Tasten aus der Gruppe der Räumtasten 10, der Zifferntasten 2, der Halbtonschrittasten 12 bzw. 13, der ergänzenden »Dauer«-Taste 19, sowie der Tondauertasten 14 bis 18 betätigt worden ist.

Der Programmschritt /J₉ folgt in Abhängigkeit von der Betätigung der Räumtaste 10, woraufhin der Adressenzähler P im Programmspeicher Y rückgesetzt wird, d. h. der Adressenzähler P wird auf Null gesetzt, um zum ersten Schritt zu gelangen. Die beiden RS-Flip-Flops A und B werden vor dem Ablauf des Programmschritts &eegr; _u rückgesetzt. Das Register X umfaßt beispielsweise zehn Ziffernstellen oder Bits mit zwei Fünf-Bit-Registern XA und XB. Im Programmschritt n₁₂ werden Mikrobefehle (4) und (D erzeugt, um die Register XA und XB zurückzusetzen, also Nullen auf die einzelnen Speicherplätze einzugeben.

Nun wird beispielsweise die Zifferntaste »1« betätigt, um die erste Note des Musikstücks gemäß F i g. 4 einzuprogrammieren; durch diese Betätigung der Zifferntaste »1« wird die zweite der möglichen Oktaven gewählt. Ein nicht dargestellter Detektor überprüft, ob sonst irgendeine der Zifferntasten 2 betätigt worden ist. Vom Programmschritt n₃ wird zum Programmschritt &eegr; _u übergegangen, der für die Betätigung der Zifferntasten 2 zuständig ist. Das Flip-Flop B wird gesetzt, um jetzt die Betätigung irgendeiner der Zifferntasten 2 zu speichern, bevor zum Programmschritt n₁₄ übergegangen wird.

Der Programmschritt n_M ist erforderlich um zu überprüfen, ob die vorrangige, also erste oder nachrangige, also zweite Betätigung einer Zifferntaste 2 vorliegt, um zu unterscheiden, ob sich die Tastenbetätigung auf die Wahl einer Oktave oder auf die Wahl einer bestimmten Tonhöhe innerhalb der Oktave bezieht. Wird festgestellt, daß es sich um die erste Betätigung einer der Zifferntasten 2 handelt, so wird zum nächsten Programmschritt /I₁₅ übergegangen, da das RS-Flip-Flop A im Programmschritt H₁₀ zurückgesetzt wurde. Das RS-Flip-Flop A ist jetzt gesetzt, um die Information gemäß der ersten Betätigung einer der Zifferntasten 2 zu speichern. Im nächsten Programmschritt n₁₆ wird der Inhalt des Registers X des Programmspeichers Y festgelegt, der ein Permanentspeicher, also ein energieunabhängiger Speicher sein kann.

Da im Programmschritt n₉ der Adressenzähler P zurückgesetzt wurde, wird der Inhalt des Registers X in einem ersten Schritt des Programmspeichers Y festgehalten. Eine Schlüsselbefehlseinheit oder Tasteneinheit KU liefert ein Unterdrückungssignal das nach Codierung in einem Codierer EQ in einem Eingabe-Pufferregister &eegr; festgehalten wird, ohne in das Register X zu gelangen. Der erste Schritt des Programmspeichers Y ist bezüglich des Registers X irrelevant, da dieses im Programmschritt n_l2 zurückgesetzt wurde. Im Programmschritt &eegr; &pgr; rückt der Adressenzähler P bei einem Zählschritt »1« durch einen Addierer AD\ im zweiten Schritt vor. Im Register XA sind liie dci ZiucfüiäStc »1« im Eingangs-Pufferregister &eegr; beim Programmschritt «₁₈ entsprechenden Codes gespeichert. Danach folgt der Programmschritt «,.

Wird anschließend als zweite Zifferntaste die Taste »3« betätigt, um die Tonhöhe innerhalb der gewählten Oktave festzulegen, so wird vom Programmscbritt n₃ zum Programmschritt &eegr; ₁₄ übergegangen und es folgt der

Programmschritt &eegr; ₁₉ wegen des im Programmschritt « _ls gesetzten RS-Flip-Flops A. Das heißt, die der zweitbetätigten Zifferntaste »3« entsprechende Information im Eingabe-Pufferregister &eegr; gelangt in das Register XB. Im Register XA ist die der erstbetätigten Zifferntaste »1« entsprechende Information gespeichert.

Nach dem Rücksetzen des RS-Flip-Flops A im Programmschritt «2o ^w'^rd ^zum Programmschritt &eegr;, übergegangen. Zur Speicherung der der zweitbetätigten Zifferntaste entsprechenden Information dient ein zweiter Codierer EC₂, der die Ziffern bzw. Zahlen »1« bis »12«, entsprechend den Angaben der Fig. 3 enthält, unabhängig davon welche Note nach Fig. 2 durch Betätigung einer der Zifferntasten 2 bestimmt wurde. Das heißt, der Inhalt des Eingabe-Pufferregisters &eegr; wird über den zweiten Codierer £C₂ entsprechend den Angaben der nachfolgenden Tabelle I umgesetzt.

Tabelle I

Gedrückte	In das Eingabe-	In das Register XB
Zifferntaste	PufTerregister &eegr;	gelangende Codes
	gelangende Codes	(Ausgang des
	(Ausgang des er	zweiten Codierers
	sten Codierers EC\)	EC₂)

1 (do = C)

2 (re = D)

3 (mi = E)

4 (fa = F)

5 (so = G)

6 (la = H)

7 (ti = C)

0 0 0 1

0 0 10

0 0 11

0 10 0

0 10 1

0 110
Olli

0 0 0

0 0 1

10 0 0

0 1 0

1 0 0

Die in das Register XB gelangenden Codes dienen zur Auswahl einer Ton- oder Musikinformationsquelle wie nachfolgend noch erläutert wird. Mit diesen Schritten wird im Register X die Musikinformation gespeichert, die sich auf die Tonhöhe der jeweiligen Note bezieht.

Anschließend wird die Dauer-Taste 14 betätigt, wobei im Programm die Programmschritte /i₇ bis n₂\ ablaufen. In einem zweiten Schritt (gegebenenfalls auch einem ersten Schritt) des Programmspeichers Y wird die sich auf die Tonhöhe beziehende Information gespeichert, da für den Adressenzähler gilt P=I entsprechend X ■* Y_n. Im Schritt n₂₂ wird der Inhalt des Adressenzählers P erhöht also auf P = 2. Mit der Betätigung der Dauertaste 14 wird die Tonwertinformation unabhängig von der Pauseninformation festgelegt, da die Betätigung der Dauertaste 14 unmittelbar auf die Betätigung einer bestimmten Zifferntaste folgt. Die Unterscheidung wird erreicht durch Setzen des RS-Flip-Flops B im Schritt n_u.

Es läuft die Schrittfolge n₂₃ -* «₂₄ ab, da B = 1 Eingabecodes von 0, nämlich »00000« im Register XB bewirkt. Ist B = 0, so gelangt die Zahl 13, nämlich »01101« im Schritt /J₂₅ in das Register XB wie nachfolgend noch beschrieben. Die Schritte «₂₄und /I₂₅ sind erforderlich um zu bestimmen, ob die Betätigung der Dauertaste 14 sich auf einen Tonwert bzw. eine Tondauer oder auf eine Pause bezieht, um einen entsprechenden Code in das Register XB einzugeben. Die in das Register XB gelangenden Codes umfassen »00000« und »01101«; sie sind nicht mit den Tonhöhencodes, nämlich »00001« bis »01100« verwechselbar. Beim Programmauslesebetrieb wird die Tondauer durch die Ausgänge entsprechend den Codes »00000« oder »01101«

gesteuert.

Nach Ablauf der Schritte n₂₄ und n₂₅ wird im Schritt n₂6 das RS-Flip-Flop B rückgesetzt. Im Schritt n₂₁ erfolgt die Übertragung &eegr; -*■ XA* um die sich auf die Betätigung der Dauertaste 14 beziehenden Codes über einen dritten Codierer EC₃ in das Register XA zu überschreiben. Die Dauer einer sechzehntel-Note wird beispielsweise mit »1« festgelegt. Die übrigen Noten oder Tondauerwerte lassen sich aus der folgenden Tabellenübersicht ersehen.

In Fig. l

Dauertaste 15
Dauertaste 14
Dauertaste 17
Dauertaste 16
Dauertaste 18

Dauerver	Codes	0	0	0	I	1
hältnis		0	0	1	0
	(Binärver	0	1	0	0
1		1	0	0	0
2		0	0	0	0
4	schlüsselung;
8	0
16	0
0
0
1

Die Tondauern, festgelegt durch die jeweilige Dauertaste 14 bis 18, werden im Register XA nach Umsetzung der Dauerverhältnisse 1, 2, 4, 8 und 16 gespeichert.

Nach dem Betätigen der Dauertaste 14 (vgl. erste Note im Musikstück der Fig. 4) befindet sich im Register XA die sich auf die Tonhöhe beziehende Codeinformation und im Register XB die sich auf den Notenwert oder die Tondauer oder die Pause beziehende Information, also die Codes »00000« oder »01101«.

Um eine zweite Note oder einen zweiten Ton, beispielsweise des Musikstücks gemäß Fig. 4 einzugeben, werden weitere Tasten betätigt, ähnlich den bereits erläuterten Abläufen.

In Abhängigkeit von einer ersten Zifferntaste »1« laufen die Schritte n₃ — n₁₃ -► &eegr; _t4 — &eegr; _]s — « ₁₆ ab. Um die sich auf die Dauer des ersten Tons im dritten Schritt des Programmspeichers Y beziehende Information zu speiehern, erfolgt im Schritt &eegr; ₁₆ die Übertragung X-* Y_n. Der Inhalt des Adressenzählers P wird auf P = 3 im Schritt «&pgr; erhöht und sich die auf die zweite Note beziehende Oktavinformation gelangt im Schritt n_lg in das Register XA. In Abhängigkeit von der Betätigung der nächsten Zifferntaste »6« laufen die Programmschritte n₃ — n_u -- «₁₄ -► «i9 ab, wobei die sich auf die innerhalb der gewählten Oktave beziehende Tonhöheninformation in das Register XB gelangt. Bei der Betätigung der Dauertaste 17 laufen die Programmschritte n₇-* n_2i ab, um in einem vierten Schritt des Programmspeichers Y die sich auf die Höhe der zweiten Note beziehende Information zu speichern. Auch diese Vorgänge laufen sukzessiv entsprechend dem Prüfprogramm der Fig. 5 ab. Schreibt das Notenbild eine Halbtonschritterhöhung oder -erniedrigung vor (vgl. Stelle (?) im Notenbeispiel der Fi g. 4), so wird nach der ersten und zweiten Betätigung der bezifferten Tasten 2 im gegebenen Fall die Taste 12 für einen Halbtonschritt nach oben betätigt, so daß die entsprechende Tonhoheninformation für die betreffende Note in die Register XA bzw. XB gelangt. Vom Schritt «₄ wird zum Schritt n_2S in Abhängigkeit vom Drücken der Halbtonschrittaste 12 übergegangen, um XB + 1 festzulegen, was einer Halbtonschritterhöhung entspricht, da die im Register XB gespeicherte Codeinformation auf Halbtonschritte abgestellt ist Wird andererseits die Halbtonschrittaste 13 betätigt, so wird im Schritt n₁₉ XB-I festgelegt, so daß ein betreffender Ton um einen Halbtonschritt erniedrigt wird.

10

15

20

Durch einen Mikrobefehl (ij) wird ein Addierer/Subtrahierer AD₂ auf Subtraktionsfunktion geschaltet.

Die Schritte n₃₀ und /J₃₁ dienen zur Kontiollprogramm-Korrektur, wenn sich die Oktave entsprechend dem vorgeschriebenen Vorzeichen um einen Halbtonschritt erhöht oder erniedrigt. Die Überprüfung auf XB = 13 ist erforderlich, um zum Inhalt des Registers XA »1« hinzuzuaddieren, wenn die Oktave wechselt, d. h.XD + \ = 13 ist und um den Inhalt des Registers XB auf »1« im Schritt n_i2 zurückzubringen. Gilt XB = 0, so wird die gewählte Oktave durch Halbtonschritterniedrigung in einen niedrigeren Oktavbereich geschoben. Dies erfordert den Programmschritt n₃₃, um die entsprechende Überprüfung durchzuführen und die gewählte Oktavenerniedrigung mit XA - 1 zu bewirken. Außerdem ist der Schritt n_i5 erforderlich, um den Inhalt des Registers XB auf »12« zurückzubringen, wenn XB = 0 gilt.

Die Betätigung der zusätzlichen Dauer-Taste 19

bewirkt im Schritt n_i6 XA + — - XA.

Da die Dauertaste immer vor der zusätzlichen Dauertaste 19 zu betätigen ist, enthält das Register XA die Dauerinformation für einen entsprechenden Ton bzw. eine Note und im Register XB wird eine ergänzende Information festgehalten, um festzulegen, ob es sich um eine Toninformation oder um die zugeordnete Pausen-Information handelt. In der Position (b) des Musikstücks nach F i g. 4 wird im Register XA die Information »4« durch Betätigung der Dauertaste 17 gespeichert. Eine Viertelnote in der Position (b) würde einer »6« hinsichtlich der Dauer entsprechen, mit dem Dauerverhältnis XA + — -^ XA.

Die Programm-Ende-Taste 20 wird betätigt, um den Abschluß eines Musikprogramms zu markieren und auf die Schritte n_s -^ n₃₈ überzuleiten. X — Y_n bewirkt beim Schritt /J₃₇ die Übernahme der Dauerinformation einer bestimmten Note in den Programmspeicher Y. Beim Schritt H₃₈ wird der Code »15« als Ende-Code übernommen. Der Ende-Code mit »15« wird beim letzten Schritt eingeführt, da der Inhalt des Adressenzählers P beim Schritt «₃₉ Eins erhöht wird und im Schritt n₄₀ die X — Y_n Übernahme erfolgt.

Zu diesem Zeitpunkt kann im RegisterXA irgendeine Programminformation enthalten sein. Das Überwachungsprogramm ist damit abgeschlossen.

»Auslesen« des gespeicherten Musikprogramms

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Das Auslesen eines gespeicherten Musikprogramms erfolgt in der Auslesestellung R der Betriebsartwähltaste 3 und wird nachfolgend in Verbindung mit dem Flußdiagramm der Fig. 7 erläutert:

Ist die Räumtaste 10 beim Auslesebetrieb R nicht betätigt werden, so laufen die Schritte W₁ -* n₃ -► «i ab, d. h. das Auslesen bleibt gesperrt. Die Räumtaste 10 wirkt also in diesem Fall als Auslösetaste; ist sie betätigt, so folgtauf den Schrittn₃ der Schritt n_4I. Bei diesem Schritt n₄₁ wird der Adressenzähler P aktiviert wenn \-~ P. Bei den Schritten n₄₁ und n₄₃ wird bestimmt, ob die Ausgänge des Programmspeichers Y sich auf die Tonhöhe oder die Dauer einer Note bzw. eines Tons beziehen. Liegt eine Tonhöheninformation vor, so folgt «42 - "43 — "44. da 1S 75 S12 gilt Der Inhalt des Programmspeichers Y gelangt jetzt beim Schritt H₄₄ in ein Pufferregister Z das Ziffemstellenregister ZA und ZB aufweist Das Pufferregister Z kann die beim zweiten Schritt des Programmspeichers F gespeicherte Informa-

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60 tion übernehmen bzw. enthalten, da P = 1 bewirkt wird. Der Schritt n₄₂ wird also wiederholt.

Die Fig. 8 zeigt den prinzipiellen Schaltungsaufbau des elektronischen Musikteils im Rechner nach Fig. 1. Die in dieser Schaltung angegebenen Baugruppen werden nachfolgend in Verbindung mit dem Auslesen eines gespeicherten Musikprogramms beschrieben:

Zur Erzeugung der Töne einer Oktave in Halbtonschritten dient eine Mehrzahl von Tonquellen V_x bis ^₂, deren Abgabesignale mit dem Oktavdiagramm der Fig. 3 übereinstimmen. Die von den Ton- oder Musikquellen V_x bis V_n abgegebenen Töne liegen in der dritten Oktave (vgl. Fig. 2) die beim gewählten Beispiel also mit den höchsten Frequenzen abgegeben werden. Die Tonquellen V_x bis V_n werden über eine Torschaltung GV gesteuert, die ihrerseits durch Auswahlsignale gesteuert beaufschlagt wird, die von einem Register ZB nach Decodierung in einem Decodierer DC₁ abgegeben werden. Um die von den Tonquellen V₁ bis V_n abgegebenen Ausgangssignale in den richtigen Oktavbereich zu legen, ist eine Oktavsteuerschaltung VV vorgesehen, durch die die von den Quellen V_x bis V_n abgegebenen Frequenzen mit einem Faktor 1/2 oder 1/4 modifiziert werden. Beispielsweise liegt der im Oktavdiagramm der F i g. 2 mit »06« bezeichnete Ton bei 88 Hz, während der mit »26« bezeichnete Ton einer Grundfrequenz von 1,76 kHz entspricht. Die Frequenz der Tonquelle ^J₀ wird also auf 1,76 kHz eingestellt.

Werden die beiden Zifferntasten »1« und »6« aufeinanderfolgend betätigt, d. h. ZA = 1 und ZB = 10, so gibt die Torschaltung GV die Tonquelle ^₀ bei ZB = 10 frei.

Andererseits liefert ein Decodierer DC₂ das Steuersignal für die Oktavsteuerschaltung VV in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Registers ZA. Die Beziehung zwischen dem Register ZA und dem Decodierer DC₂ ist wie folgt festgelegt:

Register ZA

0 die Frequenz am Ausgang der Oktavsteuerschaltung VV beträgt 1/4 der Frequenz des Eingangssignals;

die Frequenz des Ausgangssignals der Oktavsteuerschaltung VV beträgt die Hälfte der Frequenz des Eingangssignals;
die Frequenz des Ausgangssignals der Oktavsteuerschaltung VV ist gleich der Frequenz des Eingangssignals.

Werden also beide Zifferntasten »1« und »6« betätigt, so liegt das Ausgangssignal der Oktavsteuerschaltung W bei 1/2 x 1,76 kHz = 880 Hz, da die Frequenz des Eingangssignals 1,76 kHz beträgt Werden die beiden Zifferntasten »0« und »6« beide betätigt, so liegt die Frequenz des Ausgangssignals der Oktavsteuerschaltung W bei 1/4 x 1,76 kHz = 440 Hz, da wiederum das Eingangssignal eine Frequenz von 1,76 kHz aufweist

Wie erwähnt, beaufschlagen die Ausgangssignale der Tonquellen ein Tor G_D und werden über einen Treiber Dr auf einen Lautsprecher SP übertragen, wenn ein Flip-Flop D gesetzt worden ist; es wird damit ein bestimmter Ton über den Lautsprecher SP abgestrahlt Der Ton wird andererseits dann nicht erzeugt, wenn Y — Z beim Schritt N₄₄ bewirkt wird. Der Inhalt des Adressenzählers P wird beim Schritt n₄₅ erhöht und damit wird der Schritt n_A2 wiederholt. Beim nächsten Schritt wird die Dauer für den Schritt n₄₂ festgelegt,

nämlich YB = 0 oder YB = 13. Mit YB = 0 wird beim Schritt n₄₆ das RS-Flip-Flop D gesetzt, so daß beim Schritt n₄₇ ein bestimmter gewählter Ton erzeugt wird. Mit YB = 13 bleibt das RS-Flip-Flop D im Rücksetzzustand, wobei jetzt beim Schritt n₄₇ die Pauseninformation übertragen wird. Beim Schritt n₄₆ -► B₄₇ gelangt der Inhalt des Registers YA noch vor dem Schritt H₄₈ in einen Zähler CO. Enthält der Zähler CO keine Null, so wird beim Schritt n₄₉ noch vor Einleitung des Schritts n₅₀ CO-I bewirkt.

Bei den Schritten n₅₀, n₅₁ und n₅₂ wird eine Zeiteinheit für den Zähler CO festgelegt, d. h. der Anfangswert TV wird beim Schritt H₅₀ in einen Zähler ZA überschrieben und im Schritt H₅₁ erfolgt die Überprüfung CA = 0. Beim Schritt n₅₂ wird CA - 1 so lange durchgeführt, bis CA = 0, woraufhin der Rücksprung zum Schnitt n₄₈ erfolgt.

Wie sich aus der soweit gegebenen Beschreibung ersehen läßt, ist der Inhalt des Zählers CO direkt proportional zur Dauer eines Tons und der sich darauf beziehende Informationsinhalt wird aus dem Register YA geholt. Bei Ansteuerung des Zählers CO mit Hochpegel wird dessen Inhalt unmittelbar zu Null. Der Inhalt des Zählers CA sollte auf eine bestimmte Note oder einen bestimmten Ton angepaßt sein; dementsprechend sind die Zeitperioden für N Zählschritte des Zählen CA so gewählt, daß sie der Länge einer sechzehntel Note entsprechen. Die Dauer eines Tons muß selbstverständlich entsprechend dem vorgeschriebenen Wert gewählt werden. Um hier eine Anpassungsmöglichkeit zu haben, kann es vorteilhaft sein, den Anfangs- oder Setzwert N für den Zähler CA über eine nicht gezeigte Schaltereinrichtung vorwählen zu können.

Ist CO = 0 gegeben, so wird das RS-Flip-Flop D im Schritt /J₅₃ zurückgesetzt. Über den Lautsprecher SP tritt ein bestimmter gewählter Ton auf, da das Flip-Flop D gesetzt worden ist. Ist YB = 13, so wird bei Beibehalten am Rücksetzzustand des RS-Flip-Flops D die Pause durch einen Zählvorgang bewirkt.

Bei Schritt n₅₄ wird der Inhalt des Adressenzählers P erhöht, bevor im Schritt n$_s mit YB = 15 die Endprüfung erfolgt. Entspricht der Inhalt des Registers YB dem Endecode »15«, so erfolgt wiederum der Schritt &eegr; ^ Wird keine Endecode ermittelt, so folgt der Schritt n₄₂. Durch ein Ausgangssignal des Programmspeichers Y mit P +1 beim Schritt n₅₄ wird zum nächsten Schritt H₅₅ übergangen. Auf diese Weise wird über den Lautsprecher SP das gesamte gespeicherte Musikprogramm abgerufen bis der Ende-Code auftritt.

Bis jetzt wurde von der Erzeugung von Tönen in der Grundtonart, also C-Dur ausgegangen. Nachfolgend werden die Tonvariat,"onen in Halbtonschritten nach oben bzw. unten erläutert:

Wie bereits oben erwähnt, dienen zur Halbtonschritt-Variätion die Halbtonschrittasten 12 (Halbtonschritt nach oben) und 13 (Halbtonschritt nach unten). Die Tonart G-Dur wird bei einmaliger Betätigung der Halbtonschrittaste 12 gefolgt auf die Betätigung der Räumtaste 10 erreicht Bei einer dreimaligen Betätigung der Halbtonschrittaste 12 wiederum nach einer Betätigung der Räumtaste 10 wird die Tonart A-Dur eingestellt Wird F-Dur gewünscht, so ist die Halbtonschrittaste 13 einmal zu betätigen, während zur Einstellung von E-MoIl eine dreimalige Betätigung der Halbtonschrittaste 13, wiederum nach einer Betätigung der Räumtaste 10 erforderlich ist

Diese Tonverändemngen werden nachfolgend in Einzelheiten unter Bezug auf das Flußdiagramm der Fig. 10 beschrieben.

Die Halbtonschrittasten 12 und 13 werden zur Festlegung eines bestimmten Tons im Einschreibprogrammbetrieb W betätigt und zwar bevor irgendeine der Zifferntasten 2 betätigt worden ist. Die Aktivierung der Eingabewerte der Halbtonschrittasten 12 und 13 erfolgt zur Eingabe eines Tons jeweils nach der Betätigung der Zifferntasten 2. Wird beispielsweise bei der Bedingung G = 0 die Halbtonschrittaste 12 aktiviert, so gilt die Schrittfolge «₄₀ -► n₄₁, so daß ein Flip-Flop F gesetzt wird und ein Wert »1« zum Inhalt eines Zählers CB hinzuaddiert wird, da das RS-Flip-Flop B in Abhängigkeit von einer der Zifferntasten 2 stets im Setzzustand steht. CB + 1 wird - falls die Halbtonschrittaste 13 betätigt wurde - vor dem Setzen des Flip-Flops F bewirkt. Der Zähler CB speichert die Anzahl der Betätigungen der beiden Halbtonschrittasten 12 bzw. 13. Das Flip-Flop F bestimmt auch die Unterscheidung, ob die Halbtonschrittaste 12 oder die Halbtonschrittaste 13 betätigt wurde.

Der Schritt n_M wird durch die Betätigung der Dauertasten 14 bis 19 bewirkt, die zur Eingabe einzelner Töne dienen. Bei den Schritten «₄₄, n₄₅ und n₄₆ erfolgt die Überprüfung des Inhalts des Zählers CB.

Ist die Tonart A-Dur oder E-MoIl vorgeschrieben, so folgt mit der Bedingung CB = 3 der Schritt H₄₇, der XB + 1 bewirkt, mit Grenzen XB = 8, XB = 1 und XB = 6. XB + 1 bewirkt eine Halbtonschritterhöhung, da das Register XB die Tonhöheninformation unmittelbar nach der Betätigung der Dauertasten 14 und 19 enthält. Im Schritt n_2I folgt X-* Y_n unmittelbar auf die Betätigung der Dauertasten 14 bis 19, wodurch alle mit der Notierung »Halbtonschritterhöhung« im Notenbild der Fig. 9 angegebenen »Plätze« um einen Halbtonschritt erhöht werden.

Ein Mikrobefehl @ dient zur Festlegung XB - 1 im Rücksetzzustand des Fiip-Flops F und für XB + 1 im Setzzustand dieses Flip-Flops. XB + 1 tritt im Setzzustand des Flip-Flops F auf, da dieses in Abhängigkeit von der Betätigung der Halbtonschrittaste 12 gesetzt wird. Ist andererseits die Halbtonschrittaste 13 betätigt, so wird XB - 1 festgelegt, so daß mit F = O eine Halbtonschritterniedrigung erfolgt.

Wird durch eine zweimalige Betätigung der Halbtonschritttaste 12 D-Dur eingestellt, so gilt H₄₅ — n₄₉, da CB = 2, so daß XB = 8 vernachlässigt wird, um die A-Dur-Notierung nochmals um einen Halbtonschritt zu verschieben.

Die Prüfschaltung JX gemäß Fig. 12 dient zur Überprüfung der Schritte n₄₇, n₄₉ und n₅₁. Die Bedingungen des Flip-Flops F steuern die Prüfschaltung JX, d. h. wenn F = O gilt, erfolgt die Überprüfung auf XB = 12, XB = 5 und XB = 1. Diese Überprüfung ist erforderlich für F-Dur, B-Moll und E-MoIl.

Die Tonänderungen werden vervollständigt durch Änderungen bei den Schritten &eegr;_2] und n₃₁ beim Rußdiagramm der Fig. 6, das gemäß dem Flußdiagramm der Fig. 11 abgewandelt wurde.

Nachfolgend wird die Eingabe von Triolen beschrieben:

Zur Eingabe von Triolen (vgl. F i g. 13) ist zunächst die Betätigung der Triolentaste 11 in Fig. 1 erforderlich. Zur Eingabe einer Triole die beispielsweise aus drei Viertelnoten besteht, sind folgende Tasten in dieser Reihenfolge zu betätigen: Dauertaste 17, Triolentaste 11, Dauertaste 17, Triolentaste 11, Dauertaste 17 und Triolentaste 11. Die Teil-Blockschaltbild-Darstellung der Fig. 14 und 15 zeigen die Steuerungsvorgänge für eine

Triole. Bei der Betätigung der Triolcnl;islc 11 wird eine Tonhöheninlbrmalion in Relation zur l);uicil;istc 17 zweimal im Register .V abgespeichert, d. li. ilie Tonhöheninformation Tür eine halbe Note. Anschließend erhält das Register XA ein Drittel der Tonhöhcninformation eines halben Tons. Durch diese Vorgänge wird die Länge der Viertelnote innerhalb der Triole auf ein Drittel der Dauer einer halben Note festgelegt, d. h. XA X 2 - 3 - XA erfolgt mit der Betätigung der Triolentaste 11. &iacgr;&ogr;

Nachfolgend wird eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung beschrieben, bei der ein elektronisches Musikinstrument mit einem Rechner kombiniert ist. Es wird auf die Fig. 16 und 17 Bezug genommen.

Den Prinzipaufbau des kombinierten elektronischen Musikinstruments mit einem elektronischen Rechner zeigt die F i g. 16. Ein Rechner CA C nimmt die über die Zifferntasten, die Dezimaltaste und die Räumtaste eingegebene Information über eine Torschaltung G_cauf. In dieser Zeit sperrt eine andere Torschaltung G_K die für den Rechner irrelevante Information, die gegebenenfalls noch über die übrigen Tasten eintrifft, die sich jedoch nur auf das Musikinstrument beziehen.

Eine Musik-Steuer-Schaltung MIC nimmt beim Programmeinschreibbetrieb W und beim Programmlesebetrieb R die aufgrund der zugeordneten Tastenbetätigung erzeugte Information über eine Torschaltung G_w auf. Die in der Musik-Steuer-Schaltung MIC enthaltenen Tonquellen V₁ bis V_n können in zusätzlicher Funktion zur Anzeige der Betätigung irgendeiner der Tasten 2 verwendet werden als auch zur Anzeige von Fehlern und Fehlerbedingungen sowie einer Anzeige einer absinkenden Spannung der Stromversorgung beim Rechenbetrieb C. Eine genaue Beschreibung des Rechners CAC kann erübrigt werden, da der Aufbau solcher Schaltungen prinzipiell bekannt ist.

Bei einer anderen Anwendung des kombinierten elektronischen Musikinstruments mit einem Rechner 5 kann der Musikeinlese/Auslesevorgang gleichzeitig dazu dienen, bestimmte Alarmbedingungen beim Rechnerbetrieb anzuzeigen. Für diesen Zweck ist es vorteilhaft, den Programmspeicher Y als Permanentspeicher auszulegen oder um einen solchen Permanentspeicher zu ergänzen. Eine bestimmte Tonfolge, die im kombinierten Musik- und Rechengerät gespeichert ist, zeigt bestimmte Alarmbedingungen wie Rechenfehler, zu frühe Betätigung bestimmter Tasten, Überbelegung, Spannungsabfall in der Stromversorgung usw. an.

Bei den Flußdiagrammen der Fig. 6 und 7 ist die Steuerung des Einschreib/Lesebetriebs für das Musikinstrument über die Räumtaste 10 vorgesehen. Eine unterteilte Speicherung des Musikprogramms ist jedoch zu bevorzugen, um in einem einzigen Programmspeicher Y eine Mehrzahl von Musikprogrammen speichern zu können. Zu diesem Zweck dient ein Programmunterteilungs-Schalter, der den Zifferntasten zugeordnet ist, um die Zuordnung der Unterteilung des gesamten Musikprogramms im Programmspeicher Y zu ermöglichen. Außerdem ist eine Starttaste vorgesehen, um das Einschreiben bzw. Auslesen des Musikprogramms auszulösen. Der Programmunterteil-Schalter und die Starttaste sind nicht gezeigt.

Beim Einschreiben des Musikprogramms gemäß Fig. 6 wird der Adressenzähler P durch die Betätigung der Räumtaste 10 ausgelöst. Bei dieser Anwendung wird der Adressenzähler P jedoch entsprechend dem Inhalt der Zifferntasten unmittelbar nach der Betätigung der Programmunterteil-Taste gesteuert, wie nachfolgend beschrieben.

Betätigung der Programmunterteil-Taste und der Zifferntaste »1«: Der Adressenzähler P beginnt mit »0« und durchläuft die Schritte »0« bis »49« im Programmspeicher Y.

Betätigung der Programmunterteil-Taste und der Zifferntaste »2«: Der Adressenzähler P erhält die Zahleninformation »50« und durchläuft die Schritte »50« bis »99« im Programmspeicher Y.

Betätigung der Programmunterteiltaste und der Zifferntaste »3«: Der Adressenzähler P erhält die Zahleninformation »100« und durchläuft die Schritte »100« bis »149«.

Die Eingabe der Ziffern bzw. Zahleninformation »0«, »50« und »100« wird im Schritt n₉ an Stelle von 0 -► P bewirkt.

An Stelle der Räumtaste 10 können auch Fehlersignale zur Auslesung des Musikprogramms verwendet werden. Treten Rechenfehler auf, so erfolgt in Abhängigkeit von einem auftretenden Fehlersignal im Flußdiagramm der Fig. 7 im Schritt n₄₁ der Ablauf 1 — P. Wird eine zu frühzeitige Betätigung der Tasten angezeigt, so erfolgt im Schritt n₄, gemäß obigem Flußdiagramm 50 ■* P in Abhängigkeit von einem die vorzeitige Tastenbetätigung ermittelnden Signal. Wird eine Überschuß-Eingangsinformation festgestellt, so wird beim Schritt /J₄₁ in Abhängigkeit von der Ermittlung eines entsprechenden Signals die Vorgabe 100 -► P bewirkt.

Es ist außerdem erwünscht, daß die Anfangsadresse im Schritt n₄₁ durch Betätigung der Programmunterteiltaste und einer der Zifferntasten »1«, »2« bzw. »3« erfolgt, um eine Mehrzahl von Musikprogrammen abspeichern zu können und ein gewünschtes Musikprogramm abrufen zu können.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:
Elektronischer Rechner mit

- einem akustischen Tongenerator und einem Lautsprecher,

- einem Speicher, der in Ergänzung zu einem Programmspeicher quantisierte Toninformationen in digital kodierter Form enthält,

- einer Einrichtung zum selektiven Erregen des Speichers in Abhängigkeit von bestimmten Eingabe- und/oder Rechenbedingungen im elektronischen Rechner, und einer Steuerschaltung zur selektiven Abrufung is einzelner quantisierter Toninformation, Gie über eine Treiberschaltung aut den akustischen Tongenerator gelangt,