DE3102933C2

DE3102933C2 - Automatische Wiedergabevorrichtung

Info

Publication number: DE3102933C2
Application number: DE3102933A
Authority: DE
Inventors: Hideaki Hachioji Tokyo Ishida
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1980-01-31
Filing date: 1981-01-29
Publication date: 1983-03-31
Also published as: DE3102933A1; GB2071389A; GB2071389B; US4341140A

Abstract

In einer automatischen Wiedergabevorrichtung wird ein Betrag der Bewegungsänderung eines beweglichen Elements, das in einem Taktstock (1) vorgesehen ist, erfaßt. Der erfaßte Änderungsbetrag wird in ein elektrisches Signal umgewandelt. Ein Zeittaktgeber (9), der in der Vorrichtung vorgesehen ist, wird durch das elektrische Signal angesteuert, wobei ein Tempotaktsignal zum Auslesen von Musikdaten erzeugt wird, die in einem Wiedergabespeicher (10) zuvor gesetzt wurden. Ein Lautstärkepegel eines Musiktons wird durch einen Lautstärkesteuerabschnitt (13) auf der Basis der Daten eines Höchstwerts der Bewegungsänderung des Taktstocks (1) gesetzt. Die in dem Wiedergabespeicher (10) gespeicherten Tondaten werden auf der Basis des Tempotakts ausgelesen und automatisch bei einem gesetzten Lautstärkepegel als Musikton erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Wiedergabevorrichtung für ein elektronisches Musikinstrument gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt (US-PS 40 22 097), bei einem elektronischen Musikinstrument eine automatische Wiedergabevorrichtung zum Auslesen und Abspielen von nacheinander gespeicherten Notencodes vorzusehen, die einen manuell zu bedienenden Taster enthält, der in der Reihenfolge des gewünschten Abspielrhythmus betätigt wird. Dabei wird bei jeder Betätigung aus einem Speicher der jeweils nächste Ton in der Reihenfolge der Speicherung für die Dauer der Tastenbetätigung ausgelesen und von einem Tongenerator als Klang erzeugt. Der Auslesetaster ist ortsfest im Tastenfeld des elektronischen Musikinstruments angebracht und muß mit einem oder mehreren Fingern bedient werden. Durch diese Bedienmöglichkeit ist ein Spieler zu einer relativ ruhigen und statischen Körperhaltung in unmittelbarer Nähe des elektronischen Musikinstruments gezwungen.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine automatische Wiedergabevorrichtung für gespeicherte Musiktöne zu schaffen, bei der ein Spieler ein Musikstück in räumlicher Entfernung zu einem elektronischen Musikinstrument auslesen und abspielen kann. Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen automatischen Wiedergabevorrichtung mi: den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst

Gemäß Anspruch 1 ist ein Taktstock vorgesehen, der eine Vorrichtung zum Erfassen seiner Bewegungsänderung enthält Vom Tongenerator werden Töne in Abhängigkeit der gespeicherten Tondaten erzeugt, die ίο aus dem Speicher entsprechend Tempotaktsignalen ausgelesen werden, die wiederum in Abhängigkeit der Bewegungsänderung des Taktstocks erzeugt werden. Einem Spieler ist es somit möglich, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Taktstocks sein elektronisches Musikinstrument zu dirigieren, wobei dieses den Bewegungsänderungen des Taktstocks durch ein angepaßtes Auslese- bzw. Abspieltempo folgt. Durch die Bewegung des Taktstocks und der damit verbundenen Bewegung des Arms oder auch des ganzen Körpers kann ein Spieler ein ähnlich gefühlvolles und ekstatisches Einfühlungsvermögen für sein Spiel aufbringen wie der Dirigent eines Orchesters. Einem Spieler wird dadurch eine völlig neue Möglichkeit des Abspielens von gespeicherten Tönen gegeben.

Die Unteransprüche beziehen sich auf zweckmäßige Ausbildungen des Gegenstands nach dem Hauptanspruch.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung; werden nachstehend anhand der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen Taktstock, der in einer ersten Ausführungsform der Erfindung eingesetzt wird; Fig. 2 ein Blockdiagramm der ersten Ausführungsform einer automatischen Wiedergabevorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine zeichnerische Darstellung der Beziehung zwischen der Magnetflußdichte hinsichtlich der Bewegung des Taktstocks und der erzeugten Spannung des in Fig. 1 gezeigten Taktstocks-,

F i g. 4 eine Codetabelle, in der die Skalen tabellarisch erfaßt sind, die in einem automatischen Wiedergabespeicher gespeichert sind, der in der Vorrichung gemäß F i g. 2 verwendet wird;

Fig. 5 eine Codetabelle, in der die Oktaven tabellarisch erfaßt sind, die in dem automatischen Wiedergabespeicher in der Vorrichtung gemäß Fig. 2 gespeichert sind;

Fig.6 eine Codetabelle, die die Noten tabellarisch so erfaßt, die in dem automatischen Wiedergabespeicher gespeichert sind;

F i g. 7 eine Partitur eines Musikstücks; F i g. 8 den Inhalt eines Speichers, in dem die Töne des Musikstücks gemäß F i g. 7 codiert und gesetzt sind; Fig.9 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebs einer "Zentraleinheit CPU, die in der Vorrichtung gemäß F i g. 2 verwendet wird;

Fig. 10 schematisch einen Taktstock gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung und F i g. 11 ein Blockdiagramm der zweiten Ausführungsform einer automatischen Wiedergabevorrichtung gemäß der Erfindung.

Nachstehend wird eine erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Gemäß F i g. 1 und 2 weist ein Taktstock 1 eine Masse 2 auf, vorzugsweise eine kugelförmige Masse, die sich in der Längsachse zwischen zwei Schrauben federnd 3a

und 3b bewegen kann. Ein Ende der Feder Za ist an einem Halter 4 befestigt, der fest in dem Taktstock 1 angeordnet ist, während ein Ende der Feder 3b an einen Magneten 5a befestigt ist, der in der Nähe eines Hall-Elements 5 angeordnet ist. Wenn sich -iie Masse 2 in dem Taktstock 1 bewegt, wird der Magnet 5a in der Längsachse versetzt, wodurch die Magnetflußdichte und die Ausgangsspannung des Hallelements 5, wie in F i g. 3 gezeigt, geändert wird. Beim Schwingen des Taktstocks 1 wird eine große Beschleunigung zu Beginn und am Ende einer Taktstockschwingung auf den Taktstock übertragen. Dadurch wird die Masse 2 im Taktstock 1 bewegt und die Ausgangsspannung des Hallelements 5 verändert sich stark bei jedem Höhepunkt der Taktstockschwingung. Die Ausgangsspannung wird durch eine CR Differenzierschaltung 6, die in F i g. 2 gezeigt ist, differenziert, um diese in eine Spannung entsprechend der Beschleunigung des Taktstocks 1 umzuwandeln. Das Spannungssignal aus der Differenzierschaltung 6 wird an einen Analog-Digital-Umwandler 7 angelegt. Der Analog-Digital-Umwandler

7 wandelt das Spannungssignal, das eine Analogform aufweist, in ein digitales Signal um, das wiederum in eine Zentraleinheit (CPU) 8 überführt wird, die wiederum ein bekannter Mikroprozessor sein kann. Die Zentraleinheit 8 teilt das digitale Ausgangssignal aus dem Analog-Digital-Umwandler 7 jeweils in ein Raster von 100 msec bis mehrere 100 msec und stellt den Zeitpunkt des höchsten Werts des Ausgangssignals in jeder Rastereinheit und den absoluten V/ert sowie die Polarität des Ausgangssignals am höchsten Wert fest. In der Zentraleinheit wird der absolute Wert des höchsten Werts in einer bestimmten Rastereinheit jeweils mit dem Wert in der vorherigen Rastereinheit verglichen. Nur wenn der letztere größer ist als der erstere, legt die Zentraleinheit 8 ein Ausgangssignal an die nächste Stufe an. Hinsichtlich des Signals, das die Beschleunigung der Masse 2 in dem Taktstock 1 darstellt, ist nur die positive Komponente des Signals gültig, während die negative Komponente ungültig ist. Dies ist der Spielweise gut angepaßt und verhindert ein Rattern, das von den Oszillationen der Federn 3a und 3b stammt. Dies wird nachstehend ausführlich beschrieben. Die Zentraleinheit

8 erzeugt ein Signal, das den Daten des höchsten Werts entspricht, und ein Zeitverlaufsignal des höchsten Werts. Das Zeitverlaufsignal des höchsten Werts wird an einen Tempotakterzeuger 9 angelegt. Der Tempotakterzeuger 9 erzeugt ein Tempotaktsigna! zur Überführung in einen automatischen Wiedergabespei-. eher 10, in dem ein bestimmtes Musikstück gespeichert ist. Der automatische Wiedergabespeicher 10 kann aus einem Schreib-/Lesespeicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) beispielsweise aufgebaut sein. Wie nachstehend erläutert wird, werden die Tondaten in dem automatischen Wiedergabespeicher 10 gesetzt. Die Bewegung des Taktstocks 1 wird auf einer Einzelzeitbasis durchgeführt und das Zeitverlaufsignal des Höchstwerts wird damit synchronisiert. Zum Zeittaktgenerator 9 gehören eine Steuerung, die ein Tempo feststellt, das durch vorbereitende Bewegungen des Taktstocks erzeugt wurde und durch die die automatische Wiedergabevorrichtung die Wiedergabe beginnt, und eine Vorrichtung, die eine Periode der früheren Zeiteinheit speichert, eine Periode der nächsten Zeiteinheit auf der Basis der Periode der früheren Zeiteinheit voraussagt und kleine Takte bildet, beispielsweise eine Viertelzeiteinheit und eine Achtelzeiteinheit, auf der Basis des vorbestimmten Tempos. Der automatische Wiedergabespeicher 10 legt nacheinander die gespeicherten Daten eines Musiktons, der unter der Steuerung eines Steuerschalters 11 ausgewählt wird, an einem Tongenerator 12 entsprechend dem Tempotaktsignal an. Im Tongenerator 12 werden die angelegten Musik^tückdaten in Signale einer bestimmten Tonhöhe und einer bestimmten Dauer decodiert. Der Steuerschalter 11 legt zahlreiche Steuersignale, beispielsweise Tonfarbedaten, an den Tongenerator 12 an. Ein Lautstärkesteuerabschnitt 13 nimmt ein Musiktonsignal aus dem Tongenerator 12 und gleichzeitg die Zeitverlaufsdaten des Höchstwertes aus der Zentraleinheit 8 auf. Deshalb wird ein Datensignal, das einen Wechsel der Lautstärke darstellt, zum Tonsignal addiert, so daß ein lautstärkegesteuertes Signal an einen Akustikumwandlungsabschnitt 14 angelegt wird. Der Lautstärkesteuer-abschnitt 13 kann beispielsweise ein VCA (spannungsgesteuerter Verstärker) sein. Der Akustikumwandlungsabschnitt 14 wandelt das angelegte digitale Signal in ein entsprechendes analoges Signal um und überträgt das analoge Signal an einen Lautsprecher 15.

Die Erläuterung der Tondaten, die in dem automatischen Wiedergabespeicher 10 gespeichert sind, wird nachstehend gegeben. Die Tondaten sind in dem automatischen Wiedergabespeicher 10 durch die Bedienung des Steuerschalters 11 gesetzt.

In F i g. 4 und 5 sind die Tonhöhencodes des Tones in einem derartigen Fall tabellarisch angegeben. F i g. 4 stellt Noten durch 4-bit-Codes tabellarisch dar. Ein wesentlich weiterer Umfang kann durch Codes mit einer größeren bit-Zahl festgelegt werden.

In Fig.6 sind Noten durch 5-bit-Codes ausgedrückt. Die punktierten Noten sind entsprechend der Codetabelle in F i g. 6 ausgedrückt: eine punktierte Viertelnote ist »00110« und eine punktierte Halbnote ist »01100«.

Wenn der Tonhöhencode und der Längencode in dieser Weise aufgestellt sind, wird das beispielsweise in F i g. 7 gezeigte Musikstück in Codedaten umgewandelt, wie in Fig. 8 gezeigt, und in dem automatischen Wiedergabespeicher 10 gespeichert. Die linke Spalte der Tabelle gemäß Fig.8 enthält Adressen in dem automatischen Wiedergabespeicher 15.

Die Codedaten, die die Tonhöhe und die Tondauer darstellen, können auch durch andere zweckmäßige Formate ausgedrückt werden. Ein Akkord kann ebenso in dem automatischen Wiedergabespeicher aufgezeichnet werden. In diesem Fall können Codes, die bestimmte Arten von Akkorden, beispielsweise einen Dur-, Moll-, Septimakkord und dgl., darstellen mit einem Code kombiniert werden, der eine Grundlage des Akkords darstellt, um einen Akkord zu bilden.

Weiterhin können Notendaten, die den Rest oder das Ende darstellen und/oder wiederholt werden, ebenso in dem automatischen Wiedergabespeicher 10 zuvor gesetzt sein.

Zusätzlich zu der Schalterbetätigung durch den Steuerschalter 11 gibt es viele andere Methoden, um Musiktondaten in dem automatischen Wiedergabespeicher 10 zu setzen. Beispielsweise können Tondaten durch Eingabevorrichtungen, wie eine Magnetkarte, ein ROM-Paket (Festwertspeicher mit wahlfreiem Zugriff), einen Stabcode (bar Code) und ein Papierband, gesetzt werden.

Der Betrieb der Zentraleinheit 8 der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig.9 beschrieben, die ein Flußdiagramm der Zentraleinheit 8 erläutert. In der Stufe St wird eine Rasterzeit durch einen Zähler gezählt, der in der Zentraleinheit 8

vorgesehen ist. Wenn der Zählwert des Zählers einen bestimmten Wert erreicht, geht die Operation der Zentraleinheit 2 zur Stufe 52 über.

In der Stufe 52 wird ein digitales Ausgangssignal des Analog-Digitalumwandlers 7 in einem X-Register gesetzt, das in der Zentraleinheit 8 enthalten ist. In der nächsten Stufe Sj wird überprüft, ob der Inhalt des A"-Registers positiv oder negativ ist. Wenn der Inhalt des A"-Registers negativ ist, hält die Zentraleinheit 8 diesen Wert für ungültig und führt eine Stufe S» aus, bei der ein K-Register, das nachstehend beschrieben wird, gelöscht wird. Anschließend kehrt sie zur Stufe S\ zurück. Wenn andererseits der Inhalt des X-Registers positiv ist, bewertet die Zentraleinheit 8 diesen als gültig, da die Beschleunigung des Taktstocks 1 positiv ; ist, und geht zu einer Stufe 5s weiter.

In der Stufe S$ wird der Inhalt des Y-Registers, der zuvor gespeichert wurde, mit dem Inhalt des X-Registers verglichen. Wenn der Inhalt des X-Registers größer ist als derjenige des Y-Registers, führt die _\ Zentraleinheit 8 eine Stufe 5e aus, bei der der Inhalt des X-Registers in das Y-Register überführt wird. Anschließend wird eine Stufe 5? durchgeführt, bei der »1« in ein Flaggen-Register geladen wird. Danach erfolgt die Rückkehr zur Stufe 5i.

Wenn in der Stufe 5s das Y-Register einen größeren Inhalt hat als das X-Register, geht die Zentraleinheit 8 zur Stufe Ss über, bei der bewertet wird, ob das Flaggenregister den Wert »1« hat oder nicht. Wenn das Ergebnis dieser Bewertung NEIN ist, wird die Stufe Sa jo durchgeführt. Wenn andererseits das Ergebnis JA ist, wird eine Stufe 5g durchgeführt, in der der Inhalt des Y-Registers, d. h. ein Höchstwert, in einen Lautstärkesteuerabschnitt 18 überführt wird, wo gleichzeitig ein Zeitverlaufsignal des Höchstwerts (Einzelsignal auf r> Einzelzeitbasis) geformt und an den Tempogenerator 9 übertragen wird. Nach diesem Schritt führt die Zentraleinheit 8 einen Schritt 5io aus, um den Inhalt des Flaggen-Registers 10 auf »0« zu bringen und kehrt nach Durchführung des Schritts Sa zum Schritt 5i zurück. w

Es wird also das Ausgangssignal des Analog-Digital-Umwandlers 7 für jede Rasterzeit mit den Ausgangsdaten in der vorherigen Rasterzeit verglichen. Für den Fall, daß der Höchstwert festgestellt wird (was tatsächlich in dem nächsten Rasterelement erfolgt), wird ein Einzelsignal erhalten und durch den Höchstwert wird der Lautstärkesteuerabschnitt gesteuert, um eine bestimmte Lautstärke des Musiktons zu setzen.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die F i g. 10 und 11 beschrieben. Diese Ausführungsform dient zur Verbesserung der Handhabbarkeit des Taktstocks 1. In den Figuren bezeichnen ähnliche Bezugszeichen aus Vereinfachungsgründen ähnliche Bereiche wie in der ersten . Ausführungsform.

Gemäß Fig. 10 bezeichnet 20 einen gedruckten Schaltkreis mit einem FM-Sender, der mit einer Antenne 21 verbunden ist. Mit 22 ist eine Batterie für die Stromversorgung des FM-Senders bezeichnet. Wenn ■ die Masse 2 in dem Taktstock 1 bewegt wird, verändert das Hall-Element 5, wie in Fig. 3 gezeigt, seine Ausgangsspannung durch die Änderung der Flußdichte entsprechend der Versetzung des Magneten 5a. Zu Beginn und am Ende des Schwingens des Taktstocks 1 wird eine große Beschleunigung auf den Taktstock 1 übertragen, so daß sich die Masse 2 in dem Taktstock 1 bewegt. Daher ändert sich die Ausgangsspannung des Hall-Elements 5 stark bei jedem Höchstwert der Taktstockschwingung. Die Ausgangsspannung ist frequenzmoduliert und wird von der Antenne 21 ausgesendet. Ein FM-Empfänger 23, der in Fig. 11 gezeigt ist, empfängt das Signal, das von dem Taktstock 1 ausgesendet wird. Das Ausgangssignal aus dem FM-Empfänger 23 wird, wie im Fall der ersten Ausführungsform, an einen Differenzierschaltkreis 6 und anschließend an einen Analog-Digital-Umwandler 7 angelegt, wo es in ein digitales Signal umgewandelt wird. Das umgewandelte digitale Signal wird dann an die Zentraleinheit 8 angelegt. Die Zentraleinheit 8 formt Höchstwertdaten und Zeitverlaufssignale des Höchstwerts (oder Einzelsignale auf Einzelzeitbasis), um einen Zugriff zum automatischen Wiedergabespeicher 10 herzustellen. In dieser Weise wird ein Tonsignal synchron zur Bewegung des Taktstocks 1 erzeugt.

In der vorstehenden Ausführungsform werden eine Masse 2, vorzugsweise ein kugelförmiges Gewicht und der Magnet 5a, der relativ zur Masse 2 bewegbar ist, als Bewegungselemente verwendet, während das Hall-Element 5 als Beschleunigungssensor dient und die Beschleunigung in Form der Flußdichteänderung erkennt. Ein elektrisches Feld oder ein mechanisch-elektrischer Umwandler (Lastmeßdose) können als Bewegungselemente und als Beschleunigungssensor verwendet werden.

In der zweiten Ausführungsform sendet der FM-Sender, der im Taktstock 1 vorgesehen ist, ein Steuersignal an den FM-Empfänger 23, der getrennt vom Taktstock 1 vorgesehen ist Die Art, das Kontrollsignal zu senden, ist jedoch nicht auf die der zweiten Ausführungsform beschränkt

Hierzu 5 Bist! Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Automatische Wiedergabevorrichtung für ein elektronisches Musikinstrument mit einem Speicher zur aufeinanderfolgenden und kontinuierlichen Speicherung von Tondaten, einem Zeittaktgenerator zur Erzeugung von Tempotaktsignalen, einem Tongenerator zur Erzeugung von Tönen in Abhängigkeit von den Tondaten, die aus dem Speicher entsprechend den Tempotaktsignalen ausgelesen werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (2,3b, 5a, 5) zum Erfassen der Bewigungsänderung eines Taktstocks vorgesehen ist, deren Ausgangssignal einer Auswerteschaltung (6, 7, 8) zugeführt wird zur Erzeugung eines Steuersignals für den Zeittaktgenerator (9), wodurch die Tempotaktsignale entsprechend der Bewegungsrinderung des Taktstocks erzeugt werden.

2. Automatische Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erfassung der Bewegungsänderung ein Beschleunigungssensor(2,3a, 3b, 4,5,5a)ist.

3. Automatische Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktstock einen Sender (20, 21) zum Übertragen eines Ausgangssignals des Beschleunigungssensors (2, 3a, 3b, 4, 5, 5a) an einen mit einem elektrischen Musikinstrument verbundenen Empfänger (23) aufweist zur Weiterbildung des Signals an die Auswerteschaltung (6,7,8).

4. Automatische Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (6, 7, 8) Laulstärkesignale entsprechend der Veränderung der Taktstockbewegung erzeugt, die einer Lautstärkesteuervorrichtung (13) zugeführt werden.

5. Automatische Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautstärkesteuervorrichtung (13) ein spannungsgesteuerter Verstärker ist.