Title:
Elektronisches Musikinstrument
Kind Code:
B4


Abstract:

Elektronisches Musikinstrument mit mindestens einer Spieleinheit und mindestens einer Bedieneinheit sowie einem Prozessor, der von der Spieleinheit und von der Bedieneinheit abgegebene Informationssignale verarbeitet und an mindestens eine Soundkarte weiterleitet, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spieleinheit (19, 19a–19d) und jede Bedieneinheit (20, 20a, 20b) jeweils eine eigene Schnittstelle (33a–33d) aufweist und der Prozessor (40) zumindest beim Booten eine Identifikationsroutine durchläuft.




Inventors:
gleich Patentinhaber
Application Number:
DE19905233A
Publication Date:
04/07/2005
Filing Date:
02/09/1999
Assignee:
Franz, Reinhard (Emmelshausen, 56281, DE)
International Classes:



Foreign References:
EP0722163
WO1998058363A1
Attorney, Agent or Firm:
U. Knoblauch und Kollegen (Frankfurt)
Claims:
1. Elektronisches Musikinstrument mit mindestens einer Spieleinheit und mindestens einer Bedieneinheit sowie einem Prozessor, der von der Spieleinheit und von der Bedieneinheit abgegebene Informationssignale verarbeitet und an mindestens eine Soundkarte weiterleitet, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spieleinheit (19, 19a19d) und jede Bedieneinheit (20, 20a, 20b) jeweils eine eigene Schnittstelle (33a33d) aufweist und der Prozessor (40) zumindest beim Booten eine Identifikationsroutine durchläuft.

2. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Schnittstelle jeder Spieleinheit (19a19d) als serielle Schnittstelle (33a33d) mit MIDI-Protokoll ausgebildet ist.

3. Musikinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (40) auf einer Personalcomputer-Hauptplatine angeordnet ist, die mit Personalcomputer-Peripheriegeräten (35) oder Steckern für deren Anschluß (610) verbunden ist, wobei die Identifikationsroutine alle angeschlossenen Komponenten identifiziert.

4. Musikinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Peripheriegerät aus der Gruppe Festplatte (3), Diskettenlaufwerk (5), CD-ROM-Laufwerk (4), Maus (7), Tastatur (6), Netzwerkkarte, Telekommunikationskarte (18), Drucker (9), Scanner (10) und Grafikkarte (12) angeschlossen ist.

5. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spieleinheit (19, 19a19d) und die Bedieneinheit (20, 20a, 20b) über eine Koordinationseinheit (17) mit dem Prozessor (40) verbunden sind, wobei die Koordinationseinheit (17) einen Bus-Controller (35) aufweist, der mit einem Bus (11) verbunden ist, an den auch der Prozessor (40) angeschlossen ist.

6. Musikinstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spieleinheit (19, 19a19d) über eine asynchrone, serielle Ein/Ausgabeverbindung (30a, 30b) mit der Koordinationseinheit (17) verbunden ist.

7. Musikinstrument nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinationseinheit (17) einen Abtastratenwandler (32) aufweist.

8. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zugriegelexpander (22) mit der Koordinationseinheit (17) verbunden ist, der mehrere Schieberegler aufweist und in Abhängigkeit von der Stellung der Schieberegler und einem Signal von der Spieleinheit (19, 19a19d) ein aus vorbestimmten Sinusschwingungen zusammengesetztes Signal errechnet.

9. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Soundkarte (15, 16) zwei Klangeinheiten (15, 16) aufweist, von denen die erste (15) für die Tonerzeugung und die zweite (16) für die Mischung von im Betrieb vorhandenen Klanginformationen konfiguriert ist.

10. Musikinstrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Klangeinheit (16) jeweils selektiv die ausgehenden Klänge mit Effekten belegt.

11. Musikinstrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Effekte Hall oder Echo sind.

12. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Musikinstrument (1) mit einem personalcomputer-tauglichen Betriebssystem arbeitet, das die Klangerzeugung als Programm zur Verfügung stellt.

13. Musikinstrument nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Betriebssystem multitaskingfähig ist.

14. Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es modulartig aufgebaut ist, wobei für interne Module (12, 15, 16, 17) Kartensteckplätze und für externe Module (13, 28, 19a-d, 20a, 20b) Steckbuchsen vorgesehen sind.

15. Musikinstrument nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Module serielle Anschlüsse aufweisen.

Description:

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Musikinstrument mit mindestens einer Spieleinheit und mindestens einer Bedieneinheit sowie einem Prozessor, der von der Spieleinheit und von der Bedieneinheit abgegebene Informationssignale verarbeitet und an mindestens eine Soundkarte weiterleitet.

Ein derartiges Musikinstrument ist aus WO 98/58 363 A1 bekannt. Ein Interface oder eine Schnittstelle wird von verschiedenen Eingabegeräten aus angesteuert, nämlich einer Tastatur, die allerdings als Schreibmaschinentastatur ausgebildet ist, einem joy-stick oder Steuerknüppel und einer normalen MIDI-keyboard-Tastatur. Die Schnittstelle ihrerseits ist mit einem Personalcomputer und mit einem Klanggenerator verbunden, die ihrerseits einen Verstärker speisen, der den Klang über Boxen hörbar macht.

Ein derartiges Musikinstrument wird vielfach auch als elektronische Orgel oder als Keyboard bezeichnet. Als Spieleinheit ist hierbei ein Manual oder Pedal anzusehen, d.h. die Teile der Orgel, mit denen der Musiker im wesentlichen die Melodien und Begleitungen spielt. Das Musikinstrument kann hierbei eine Spieleinheit, beispielsweise bei einer einmanualigen Orgel, oder mehrere Spieleinheiten, z.B. mehrere Manuale und ein Pedal, aufweisen. Die Bedieneinheit bzw. die Bedieneinheiten werden hingegen verwendet, um den "Klang" zu bestimmen, der bei Betätigung der Spieleinheit erzeugt wird. Hierunter fallen nicht nur Lautstärkeregler, sondern auch Schalter, Schieber oder ähnliches, die dazu verwendet werden, unterschiedliche Klangfarben einzustellen. Derartige Klangfarben sind in einer einfachen Ausgestaltung als "Register" ausgebildet. Aus der Summe der Informationen von Spieleinheit und Bedieneinheit erzeugt der Prozessor numerische Eingangssignale für eine Soundkarte (Klangerzeugungskarte), die diese wiederum in elektrische Signale umwandelt, mit denen Verstärker oder Aufzeichnungsgeräte angesprochen werden können. Die Spieleinheit kann auch anders als mit Tasten aufgebaut sein, beispielsweise mit Saiten nach Art einer Gitarre.

Bei herkömmlichen Musikinstrumenten ist der Aufbau fest vorgegeben. Änderungen an der Konfiguration sind nur mit erheblichem Aufwand möglich. Insbesondere ist es schwierig, Komponenten unterschiedlicher Hersteller miteinander zu verbinden. Diese sind in der Regel nicht aufeinander abgestimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau des Musikinstruments flexibler gestalten zu können.

Diese Aufgabe wird bei einem elektronischen Musikinstrument der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß jede Spieleinheit und jede Bedieneinheit jeweils eine eigene Schnittstelle aufweist und der Prozessor zumindest beim Booten eine Identifikationsroutine durchläuft.

Man entkoppelt also zunächst alle Einheiten voneinander und macht sie "autonom". Sowohl das Musikinstrument als auch die Spieleinheiten und die Bedieneinheit(en) weisen jeweils einen eigenen Prozessor auf. Hierbei kann der Prozessor von Spieleinheit und Bedieneinheit wesentlich einfacher ausgebildet sein als der des Musikinstruments, weil er nur weniger Aufgaben zu erledigen hat. Wenn man nun die Spieleinheit und die Bedieneinheit mit dem Musikinstrument verbindet, dann "weiß" der Prozessor des Musikinstruments zunächst noch nicht, mit welchen Resourcen er arbeiten kann. Dies erfährt er aber, wenn er beim Starten, beispielsweise beim Einschalten, eine Identifikationsroutine durchläuft. Hierbei fragt er alle in Frage kommenden Anschlüsse ab. Unbelegte Anschlüsse identifiziert er als solche. Ist hingegen ein Anschluß mit einer Tastatur (Spieleinheit) oder einem Schalterfeld (Bedieneinheit) belegt, dann gibt der dort angeschlossene Prozessor eine entsprechende Identifikation zurück, so daß der Prozessor nun weiß, welche Signale von wo zu erwarten und wie zu verarbeiten sind. Gegebenenfalls muß er sich die hierzu benötigten Treiber aus einem Speicher holen, d.h. laden.

Vorzugsweise ist zumindest die Schnittstelle jeder Spieleinheit als serielle Schnittstelle mit MIDI-Protokoll (im folgenden kurz: "MIDI-Schnittstelle") ausgebildet. Eine MIDI-Schnittstelle (Musical Information Data Interface) ist weitgehend normiert, so daß bei Verwendung einer derartigen Schnittstelle die Austauschbarkeit zwischen unterschiedlichen Einheiten mit großer Sicherheit gegeben ist.

Mit Vorteil ist der Prozessor auf einer Personalcomputer-Hauptplatine angeordnet, die mit Personalcomputer-Peripheriegeräten oder Steckern für deren Anschluß verbunden ist, wobei die Identifikationsroutine alle angeschlossenen Komponenten identifiziert. Das Musikinstrument ist also sozusagen eine Synthese aus PC (Personalcomputer) und elektronischer Orgel. Dies hat den großen Vorteil, daß man ein herkömmliches PC-System verwenden kann, vorzugsweise ein IBM-kompatibles System, welches eine hohe Verfügbarkeit von Systemkomponenten auf dem Markt besitzt. Für den Betrieb des Prozessors kann ein herkömmliches Betriebssystem verwendet werden. Die Verbindungen verlaufen über die Hauptplatine, auch "mother board" genannt. Dementsprechend sind nur noch wenige konstruktive Maßnahmen zu treffen, um die Verbindung mit Spieleinheiten und Bedieneinheiten zu ermöglichen. Die zusätzlichen Funktionen können in der Regel auf Steckkarten untergebracht werden, die auf freie Schlitze im mother board eingesetzt werden können. Die meisten Betriebssysteme besitzen die Fähigkeit, diese zusätzlichen Komponenten dann anzusprechen, d.h. eine Kommunikation dieser Komponenten mit dem Prozessor oder mit anderen Komponenten oder Peripheriegeräten zu ermöglichen.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß mindestens ein Peripheriegerät aus der Gruppe Festplatte, Diskettenlaufwerk, CD-ROM-Laufwerk, Maus, Tastatur, Netzwerkkarte, Telekommunikationskarte, Drucker, Scanner und Grafikkarte angeschlossen ist. Alle diese Komponenten sind von herkömmlichen PC her bekannt. Aufgrund der relativ großen Verfügbarkeit auf dem Markt sind sie zwischenzeitlich relativ preisgünstig erhältlich. Man kann das Musikinstrument dann in gewissen Aspekten genauso betreiben, wie einen PC bislang auch. Über die Netzwerkkarte wäre beispielsweise der Betrieb des Musikinstruments in einem lokalen Netzwerk, beispielsweise einem Ether-Net, möglich, so daß mehrere Musikinstrumente miteinander kommunizieren können. Ein Musikinstrument kann dann beispielsweise auf Samples (Klangmuster) zurückgreifen, die in einem anderen Musikinstrument gespeichert sind. Auch können Rhythmen oder Takte auf diese Weise synchronisiert werden. Wird eine Telekommunikationskarte verwendet, ist sogar eine Kommunikation über das Internet möglich, so daß die Musikinstrumente noch nicht einmal räumlich eng benachbart aufgestellt sein müssen, sondern durchaus auf unterschiedlichen Kontinenten stehen können. Speichermedien können verwendet werden, um zusätzliche Informationen, beispielsweise neue Klangmuster, etc., bereitzuhalten und in das Musikinstrument einzuspeisen. Die Maus und die Tastatur können verwendet werden, um bestimmte Informationen in den Computer einzugeben. Diese können dann über die Grafikkarte an einem Bildschirm angezeigt werden. Damit steigen die Möglichkeiten des Musikinstruments drastisch an.

Vorzugsweise sind die Spieleinheit und die Bedieneinheit über eine Koordinationseinheit mit dem Prozessor verbunden, wobei die Koordinationseinheit einen Bus-Controller aufweist, der mit einem Bus verbunden ist, an den auch der Prozessor angeschlossen ist. Auf dem mother board erfolgt die Kommunikation zwischen einzelnen Komponenten üblicherweise über den genannten Bus. Die Koordinationseinheit stellt nun die benötigte Anpassung zwischen der Spieleinheit und der Bedieneinheit einerseits und dem Bus andererseits zur Verfügung. Damit ist es nicht mehr notwendig, daß jede Spieleinheit und jede Bedieneinheit das gleiche Protokoll fahren, das vom Prozessor verstanden werden kann. Bei der Identifikation der Komponenten kann beispielsweise auch ermittelt werden, welche Umwandlung die Koordinationseinheit vornehmen muß. Dieses Treiberprogramm kann dann geladen werden.

Mit Vorteil ist die Spieleinheit über eine asynchrone, serielle Ein/Ausgabeverbindung mit der Koordinationseinheit verbunden. Damit kann man eine serielle Datenübertragung zwischen der Spieleinheit und der Koordinationseinheit sicherstellen, was unter dem Gesichtspunkt von Störungen (HF-Einstreuungen, HF-Abstrahlungen) Vorteile bietet. Man kann beispielsweise QUAD-Channel-UARTs verwenden, um die Koordinationseinheit mit den Manualen oder dem Pedal zu verbinden. Hierbei reichen vier Kanäle in der Regel aus.

Vorzugsweise weist die Koordinationseinheit einen Abtastratenwandler auf. Für die Anbindung der verschiedenen klangerzeugenden und -verarbeitenden Komponenten ist es in der Regel vorteilhaft, eine einheitliche Bitrate einzuführen. Dementsprechend wird, wie das bei einem normalen PC auch der Fall ist, das gesamte System durch eine Masterclock-Generator getaktet. Der dort erzeugte Takt wird an alle weiteren Einheiten weitergegeben. Diese arbeiten jedoch in der Regel mit unterschiedlichen Bitraten, so daß der Abtastratenwandler (sample rate converter) die Geschwindigkeiten der verschiedenen Signale so beeinflußt, daß sie gleichzeitig in der für die Bearbeitung notwendigen Stelle ankommen.

Auch ist von Vorteil, daß ein Zugriegelexpander mit der Koordinationseinheit verbunden ist, der mehrere Schieberegler aufweist und in Abhängigkeit von der Stellung der Schieberegler und einem Signal von der Spieleinheit ein aus vorbestimmten Sinusschwingungen zusammengesetztes Signal errechnet. Damit ist es möglich, einen "hammond sound" zu realisieren. Dieser wird allerdings nicht mehr, wie bei der originalen Hammond-Orgel, mechanisch erzeugt oder, wie bei späteren elektronischen Orgeln, durch elektrische Schwingkreise, sondern das Signal wird durch einen mathematischen Algorithmus nachgebildet. Da hierzu die Rechenleistung des Prozessors, entweder auf der Hauptplatine oder Zugriegelexpander selbst, zur Verfügung steht, ist dies heutzutage ohne weiteres möglich.

Vorzugsweise weist die Soundkarte zwei Klangeinheiten auf, von denen die erste für die Tonerzeugung und die zweite für die Mischung von im Betrieb vorhandenen Klanginformationen konfiguriert ist. Die Aufteilung auf zwei Einheiten kann auch die Aufteilung auf zwei Karten bedeuten. Wenn man die funktionsmäßige Teilung so, wie dargestellt, vornimmt, kann man relativ einfache und damit preisgünstige Soundkarten verwenden, ohne an der Leistungsfähigkeit des Systems Abstriche machen zu müssen.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die zweite Klangeinheit jeweils selektiv die ausgehenden Klänge mit Effekten, insbesondere Hall oder Echo, belegt. Die beiden Soundkarten sind PC-Karten und werden auf das mother board gesteckt. Hier kann auch noch eine sogenannte "wave table"-Karte angeordnet sein, die über die MIDI-Schnittstelle von der Koordinationseinheit angesprochen wird. Diese wave table-Karte bearbeitet alle während des Betriebs auftretenden Schlagzeug- und Begleitautomatik-Funktionen. Ferner kann sie Klänge enthalten, die das Klangspektrum des Musikinstruments erweitern.

Vorzugsweise arbeitet das Musikinstrument mit einem personalcomputer-tauglichen, insbesondere multitaskfähigen, Betriebssystem, das die Klangerzeugung als Programm zur Verfügung stellt. Ein derartiges Betriebssystem ist derzeit beispielsweise unter dem Namen "Windows 95" erhältlich. Alternativ kann man auch ein Betriebssystem "Windows CE" oder "Linux" verwenden. Jedes andere Betriebssystem, das eine entsprechende Kommunikation von Programmen und Komponenten untereinander ermöglicht, ist in gleicher Weise verwendbar. Ein derartiges Betriebssystem, das von Personalcomputern her bekannt ist, hat den Vorteil, daß es sämtliche Kommunikationsvorgänge zwischen den einzelnen Komponenten des Musikinstruments durchführen und überwachen kann. Für das Betriebssystem ist es relativ unerheblich, ob eine Tastatur oder ein Manual, eine Grafikkarte oder eine Soundkarte angesprochen wird. Das die Klangerzeugung verwaltende Programm muß lediglich dafür sorgen, daß die Ein- und Ausgangsdaten für das Betriebssystem in der notwendigen Form zur Verfügung stehen.

Vorzugsweise ist das Musikinstrument modulartig aufgebaut, wobei für interne Module Kartensteckplätze und für externe Module Steckbuchsen vorgesehen sind. Externe Module sind beispielsweise Manuale oder Pedale. Interne Module sind beispielsweise Karten, wie Soundkarten oder Koordinationseinheiten. Da in dem Musikinstrument lediglich Steckplätze vorhanden sein müssen, um die entsprechenden Karten aufzunehmen, die Versorgung der Karten aber programmäßig gesteuert werden kann, ist eine außerordentlich große Flexibilität gegeben. Auch bei den Steckbuchsen gilt dies. Wenn die Steckbuchsen nicht ausreichen, kann vorgesehen sein, daß die einzelnen Leitungsverbindungen durchgeschleift werden, so daß an eine Steckbuchse mehr als eine Einheit oder mehr als ein Gerät angeschlossen werden können.

Mit Vorteil weisen die Module serielle Anschlüsse auf. Dies bietet eine hohe Sicherheit gegenüber Störungen, wie sie beispielsweise durch HF-Einstreuungen und Abstrahlungen entstehen können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:

1 ein schematisches Blockschaltbild des Musikinstruments,

2 ein schematisches Blockschaltbild zum näheren Aufbau der Hauptplatine und

3 ein Blockschaltbild zur Darstellung der Koordinationseinrichtung.

1 zeigt in schematischer Form ein Musikinstrument 1. Dieses weist nach Art eines Personalcomputers (PC) eine Hauptplatine oder mother board 2 auf, auf der ein Prozessor 40 (CPU) angeordnet ist. Als Prozessor 40 kommt beispielsweise ein Pentium I von Intel in Frage, der mit einer Frequenz von mindestens 133 MHz arbeitet. Vergleichbare Prozessoren sind ebenfalls verwendbar.

Auf dem mother board 2 befinden sich Anschlüsse für eine Festplatte 3, ein CD-ROM-Laufwerk 4 und ein Diskettenlaufwerk 5, die ebenfalls im Musikinstrument 1 angeordnet sind. Ferner befinden sich am mother board 2 externe Anschlüsse für eine Tastatur 6, eine Maus 7, ein weiteres serielles Gerät 8 sowie eine parallele Schnittstelle, die für einen Drucker 9 und/oder einen Scanner 10 benutzt werden kann.

Über einen Bus 11, der als ISA-Bus oder PCI-Bus ausgebildet sein kann, ist das mother board 2 mit einer Grafikkarte 12 verbunden, die ihrerseits wiederum mit einem LCD-Display 13 im Musikinstrument 1 und/oder mit einem externen Bildschirm 14 verbunden ist. Bis dahin entspricht der Aufbau des Musikinstrumentes dem eines normalen PC. Das Musikinstrument kann auch als normaler PC betrieben werden. Hierzu wird es mit einem herkömmlichen Betriebssystem, beispielsweise Windows 95, Windows CE oder Linux betrieben. Wenn entsprechende Programme vorhanden sind, kann eine Textverarbeitung, eine Tabellenkalkulation oder eine Grafikanwendung ausgeführt werden.

Da es sich aber um ein Musikinstrument handelt, sind zusätzlich zunächst Soundkarten 15, 16 vorgesehen. Ferner ist eine als Koordinationseinrichtung 17 ausgebildete ISA-Slot-Karte vorgesehen. Weitere Karten 18, etwa für eine Netzwerkverbindung oder für eine Telekommunikationsverbindung, können ebenfalls mit dem Bus 11 verbunden sein.

Die ISA-Slot-Karte 17 ist mit mehreren Spieleinheiten 19 verbunden, die im vorliegenden Fall als Manuale ausgebildet sind. Jedes Manual weist eine eigene MIDI-Schnittstelle auf mit einem eigenen Prozessor, der als kostengünstiger single chipper ausgebildet sein kann. Natürlich kann man auch anstelle eines Manuals oder zusätzlichen Pedal vorsehen. Auch hier ist eine MIDI-Schnittstelle vorgesehen, deren Hauptbestandteil ein Mikrochip ist, der die entsprechende Tastaturinformation in MIDI-Signale umwandelt. Dabei werden gleichzeitig auch Informationen eines Pitch-Wheels bearbeitet, sofern vorhanden. Die gewonnen Informationen werden dann über serielle Leitungen an die ISA-Slot-Karte 17 weitergegeben.

Diese ISA-Slot-Karte 17 ist ferner mit einer als Bedienfeld ausgebildeten Bedieneinrichtung 20 verbunden. Hier können Taster, Regler, Zugriegel, etc. vorhanden sein, um Lautstärke, Klangfarben oder andere Effekte beeinflussen zu können. Die ISA-Slot-Karte 17 ist ferner mit einem sogenannten wave table-Karte 21 verbunden sowie mit einem Zugriegelexpander 22. Die wave table-Karte 21, die ebenfalls über eine MIDI-Schnittstelle mit der ISA-Slot-Karte 17 angesprochen wird, bearbeitet alle während des Betriebes auftretenden Schlagzeug- und Begleitautomatik-Funktionen. Ferner enthält diese Karte 21 Klänge, die das Klangspektrum des Musikinstruments 1 erweitern.

Der Zugriegelexpander 22 ermöglicht es, das Musikinstrument im Hammond-Sound erklingen zu lassen. Die Anbindung des Zugriegelexpanders 22 an das System wird durch eine parallele Verbindung zu einem dafür vorgesehenen Baustein auf der ISA-Slot-Karte 17 realisiert. Der Zugriegelexpander errechnet aufgrund von Eingangsgrößen Ausgangssignale, die eine Summe von Sinusfunktionen vorgegebener Ordnungen nachbilden. Hierzu kann entweder auf den Zugriegelexpander 22 ein entsprechender Prozessor vorgesehen sein oder der Zugriegelexpander nutzt die Rechenleistung des Prozessors.

Schließlich ist die ISA-Slot-Karte noch mit einer Ein/Ausgabekarte 23 verbunden. Über diese Karte 23 läßt sich beispielsweise eine weitere Tastatur 24 ansprechen. Man kann auch eine Verstärkerstufe versorgen, die dann einen Kopfhörer 25 oder einen Lautsprecher 26 beschickt. Über die Ein/Ausgabekarte 23 läßt sich beispielsweise auch eine externe Klangquelle 27, z.B. ein Mikrofon in das Musikinstrument einbinden.

In einer Minimalkonfiguration des Musikinstruments 1 werden alle Sounds (Klänge oder Klangfarben) mit Hilfe von auf Karten eingespeicherten Samples (Klangmustern) erzeugt und im General MIDI-System abgelegt, welches unterschiedliche Klangfarben auf festgelegten Kanälen besitzt. Ferner besteht jedoch die Möglichkeit, weitere Klänge oder Sounds durch Klangmuster oder Samples in das System einzubinden, beispielsweise mit Hilfe der Massen-Datenspeicher 35.

Als weitere Karte können herkömmliche PC-Karten verwendet werden, beispielsweise ISDN- oder Modem-Karten, welche die Anbindung an das Internet ermöglichen. Eine solche Option macht es besonders einfach, Update-Vorgänge zu automatisieren. Es ist auch möglich, Sounddateien (z.B. MIDI-Dateien) zu laden und auf dem Musikinstrument 1 abzuspielen oder zu bearbeiten. Weiterhin ist denkbar, daß ähnlich wie bei der schon bestehenden Kommunikation über das Internet per Bild und Ton (Videokonferenz) der Benutzer mit anderen Benutzern weltweit zeitgleich spielen oder die Klänge eines anderen benutzen kann und dabei nur über die Telefonleitung verbunden ist. Netzwerkkarten ermöglichen es, die Kommunikation mit anderen PC's am gleichen Standort durchzuführen. Damit kann man beispielsweise die Verarbeitung von aufwendigeren Sounddateien auf leistungsstärkere Computer übertragen.

Die Bedieneinrichtung 20 kann einen herkömmlichen Aufbau haben. Man kann beispielsweise über Soft-Key-Taster eine Grobauswahl von Klängen oder Rhythmen durchführen. Wenn das LCD-Display 13 mit einem "touch screen" 28 verbunden ist, dann kann man über das LCD-Display 13 eine Feinauswahl durchführen.

Die Taster sind in unterschiedlichen Funktionsbereichen zusammengefaßt, beispielsweise Klangfarben, Rhythmusarten, Rhythmussteuerung (Start, Stop, Fill-in, usw.) oder Aufnahme- und Abspieleinheit. In jeder Bedieneinheit befindet sich ein Controller-Baustein, der die Informationen über gedrückte Taster an den Zentralprozessor weitergibt. Alle Bedieneinheiten 20 (es können auch mehr als eine vorhanden sein) werden über einen Mikro-Controller-Baustein den "Bus-Adapter" auf der ISA-Slot-Karte 17 (siehe 2) gesteuert. Dabei werden die Informationen der einzelnen Einheiten über einen I2C-Bus übertragen. Der "Bus-Adapter" 29 übernimmt dabei die Konvertierung dieses seriellen Buses in das für den ISA-Bus notwendigen parallelen Datenformat. Es ist aber auch jede andere serielle Verbindung denkbar.

2 zeigt nun den näheren Aufbau des mother board 2 mit angeschlossenen Einheiten. Aus der Darstellung soll auch zu erkennen sein, daß die meisten bisher besprochenen Einheiten als Steckkarten, beispielsweise ISA-Karten, auf dem mother board eingesteckt sind. Die ISA-Slot-Karte 17 als Koordinationseinrichtung weist wiederum selber Steckplätze auf, auf der einige der bisher besprochenen Einheiten aufgesteckt sind.

Zusätzlich zu den bisher besprochenen Einheiten 21, 22 und 29 ist auf der ISA-Slot-Karte 17 auch noch ein MIDI-Interface 30 angeordnet, das einerseits mit den Manualen 19a bis 19c und dem Pedal 19d verbunden ist, andererseits aber auch mit der Ein/Ausgabe-Karte 23, siehe die dortigen MIDI-IN- bzw. MIDI-OUT-Buchsen.

Es ist ferner zu erkennen, daß die Soundkarten 15, 16 auf zwei Karten aufgeteilt sind. Hierbei ist die Soundkarte 15 zuständig für die Tonerzeugung und die Soundkarte 16 für die Mischung aller vorhandener Soundinformationen. Die Soundkarte 16 hat neben dem Mischen die Aufgabe, jeweils selektiv die ausgehenden Klänge mit Effekten wie Hall, Echo, etc. zu belegen. Die beiden Soundkarten sind herkömmliche PC-Karten und werden, wie gesagt, auf das mother board gesteckt. Sie sind lediglich für die entsprechende Anwendung konfiguriert. Die Soundkarte 16 versorgt eine Verstärkerendstufe 31.

Die Funktionen der einzelnen Ein- bzw. Ausgänge der Bausteine ergeben sich aus der Zeichnung.

Für die Anbindung der verschiedenen sounderzeugenden und verarbeitenden Komponenten ist es notwendig, eine einheitliche Bitrate einzuführen. Getaktet wird das gesamte System durch einen Masterclock-Generator, der sich beispielsweise direkt an den nicht näher dargestellten A/D- bzw. D/A-Wandlern auf der Ein/Ausgabe-Karte 23 befindet. Der dort erzeugte Takt wird an alle anderen Einheiten weiter gegeben, beispielsweise die Soundkarten 15, 16, den Zugriegelexpander 22 oder die wave table-Karte 21. Da die einzelnen Karten mit unterschiedlichen Bitraten arbeiten, ist es notwendig, mit Hilfe eines Sample Rate Converter 32 die Geschwindigkeiten der verschiedenen Signale so zu beeinflussen, daß sie gleichzeitig auf der für die Mischung zuständigen Soundkarte 16 ankommen. Der dafür benötigte Baustein ist auf der ISA-Slot-Karte 17 angeordnet. Hierbei sind die notwendigen Leitungsverbindungen so gewählt, daß es nicht durch unterschiedliche Laufzeiten oder Reflektionen zu Bitratenverschiebungen kommt.

Das Zusammenspiel des MIDI-Interface 30 auf der ISA-Slot-Karte 17 mit den Manualen, Pedalen und Bedienfeldern ist in 3 noch einmal dargestellt. Hierbei beschränkt sich lediglich die Darstellung auf die angesprochenen Elemente. Das MIDI-Interface wird gebildet durch zwei QUAD-Channel UART 30a, 30b, wobei der erste QUAD-Channel UART 30a für eine asynchrone serielle Ein/Ausgabe von Daten von dem Manualen bzw. Pedal 19a-19d zuständig ist, die ihre Daten über MIDI-Controller 33a33d ausgeben. Der andere QUAD-Channel UART 30b stellt die Verbindung zu dem Zugriegelexpander 22 und der Ein/Ausgabekarte 23 sowie zum Busadapter 29 her, um die Informationen von den Bedieneinheiten 20a, 20b auszuwerten. Sämtliche Informationen gelangen über die MIDI-Schnittstelle 30a, 30b auf einen internen Bus 34, der beispielsweise als ISA-Bus ausgebildet ist. Zur Anbindung an den mother board-Bus 11 ist ein ISA-Bus-Controller 35 vorgesehen.

Das Musikinstrument bildet nun eine elektronische Orgel, in die ein Personalcomputer integriert ist. Dementsprechend kann man das Musikinstrument mit einem herkömmlichen Betriebssystem betreiben, beispielsweise Windows 95. Damit ist die Anzahl der verwendbaren Software- und Hardware-Produkte fast unbegrenzt. In den meisten Fällen ist dadurch auch die Kompatibilität zwischen den Komponenten gewährleistet. Die Entwicklung von Treibersoftware ist damit, abgesehen für die ISA-Slot-Karte 17, nicht notwendig, da es für praktisch alle am Markt erhältlichen PC-Karten entsprechende Windows-Treiber-Software bereits gibt. Ferner kann man auf vorhandene Musikverarbeitungssoftware zurückgreifen. Wenn das Betriebssystem multitaskingfähig ist, ist dies ein weiterer Vorteil, da dann während des Betriebs die Möglichkeit besteht, verschiedene Anwendungen parallel auszuführen.

Mit Hilfe des Betriebssystems läßt sich auch eine Bedienoberfläche erstellen, die beispielsweise auf dem Bildschirm dargestellt werden kann. Darauf werden die Soundeinstellungen, Tempi, Lautstärken und anderes angezeigt.

Durch die Verwendung eines Personalcomputers ist es auch möglich, die Klänge in einer Datenbank zu verwalten. In einer sogenannten "Soundliste" sind alle Klänge enthalten, die mit den eingebauten Soundkarten 15, 16 erzeugt werden können. Zusätzlich sind die soundkartenspezifischen Steuersequenzen vermerkt, mit denen bestimmte Effekte eingeschaltet werden können (Flanger, Chorus, Equalizer), d.h. die Liste verweist auch auf die Binärdaten dieser Sequenzen, die üblicherweise von den Herstellern mitgeliefert werden.

Durch die Kombination des Musikinstruments mit einem Personalcomputer ergeben sich nun eine Reihe von Möglichkeiten, insbesondere bei Verwendung von externen Geräten. Beispielsweise kann man mit Hilfe des Monitors 14 Anwendungen, die auf dem LCD-Display 13 schlecht zu erkennen sind, z.B. Sequenzer mit extrem vielen Spuren oder Notendarstellung, die Darstellung auf dem Monitor 14 ablaufen lassen.

Über die Ein/Ausgabekarte 23 kann man eine Stereo-Anlage betreiben, die analoge Klangsignale benötigt.

Man kann auch solche PC-Programme betreiben, die eine Texteingabe erfordern. Hierzu kann die Tastatur 6 angeschlossen werden. Auch die Maus 7 erleichtert die Bedienung der Programmoberflächen. Der Drucker kann über die parallele Schnittstelle angesteuert werden, um beispielsweise Noten auszugeben, die über ein geeignetes Programm nach den Tastaturanschlägen erfaßt worden sind. Der Scanner 10 kann beispielsweise genutzt werden, Noten, die in Schriftform vorliegen und eingescannt werden, so umzuwandeln, daß sie abgespielt oder auch verändert werden können. Hierzu gibt es geeignete Programme auf dem Markt.

Das gesamte Musikinstrument 1 ist PC-kompatibel und besitzt dadurch eine große Modularität. Viele Systemkomponenten sind als Steckkarten ausgebildet oder sind an Steckbuchsen ansteckbar. Die internen Datenverbindungen werden fast ausschließlich über serielle Leitungen vorgenommen, so daß Beeinflussungen auf dem Gebiet der elektro-magnetischen-Verträglichkeit (EMV) kleingehalten werden können.