DE4190022C2

DE4190022C2 - Guitar control system

Info

Publication number: DE4190022C2
Application number: DE4190022A
Authority: DE
Inventors: Clifford S Elion
Original assignee: Gibson Guitar Corp
Current assignee: Gibson Guitar Corp
Priority date: 1990-01-19
Filing date: 1991-01-18
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2011-01-19
Also published as: JPH04504475A; DE4190022T; WO1991010990A1; JP3199376B2

Description

Background of the Invention 1. Technical field

Die Erfindung betrifft allgemein Gitarrensteuersysteme von der Art der Gitarren/MIDI- Systeme und insbesondere, aber ohne Beschränkung darauf, verbesserte Gitarren- Synthesesysteme mit grösserer Vielseitigkeit und besserem "Gefühl".The invention relates generally to guitar control systems of the guitar / MIDI type. Systems, and in particular, but without limitation, improved guitar Synthesis systems with greater versatility and better "feeling".

2. Description of the prior art

Es gibt einen umfangreichen Stand der Technik neuerer Art, der sich auf das Spielen verschiedener Musikinstrumente durch ein digitales MIDI-Musikinstrument- Schnittstellensystem bezieht. Darin wird ein Instrumentensignal abgeleitet und digitalisiert und der Klang zur Erzeugung einer Audio-Ausgangsleistung synthetisiert. Verschiedene Arten von Effekten können dem am Ende abgegebenen Klang beigemischt werden. In den letzten Jahren sind verschiedene Arten von Gitarrensteuerungen entwickelt worden. Es gibt jedoch zwei Grundtypen von Gitarrensteuerungen, die breite kommerzielle Anwendung gefunden haben. Bei einer ersten Art wird die Tonhöhe aus der Wellenform des Gitarrenausgangs bestimmt. Bei der zweiten Art wird irgendein anderer Parameter, gewöhnlich die Saitenlänge benutzt, um die Tonhöhe darzustellen.There is an extensive state of the art of a newer kind, which relates to gaming various musical instruments through a digital MIDI musical instrument Interface system relates. An instrument signal is derived and digitized in it and synthesize the sound to produce audio output power. Various Types of effects can be added to the final sound. In the Various types of guitar controls have been developed in recent years. There are however, two basic types of guitar controls are widely used commercially have found. In a first type, the pitch is derived from the waveform of the Guitar output determined. The second type uses some other parameter usually used the string length to represent the pitch.

Die erste Kategorie macht gewöhnlich Gebrauch von einem speziellen Aufnehmer, der an einer normalen Gitarre angebracht ist, wie im Fall der vorliegenden Erfindung. Es wird als wichtig angesehen, den "Gitarrencharakter" oder das "Gitarrengefühl" des Instrumentes zu erhalten. Bei einem solchen Tonhöhenerfassungsystem wird ein nachträglich anbringbarer, hexaphonischer magnetischer Aufnehmer verwendet.The first category usually makes use of a special transducer, the a normal guitar as in the case of the present invention. It is called considered important, the "guitar character" or the "guitar feel" of the instrument receive. With such a pitch detection system, a retrofittable, hexaphonic magnetic pickup used.

Aus der US 4 748 887 (Marshall) ist ein Gitarrensteuersystem der ersten Kategorie mit hexaphonischen Tonabnehmern und einer MIDI-Schnittstelle bekannt. Das Steuersystem umfasst außerdem einen analogen Audio-Ausgang, über welchen der Gitarrenklang erzeugt werden kann. Der in dem System enthaltene Mikroprozessor erhält einen Takt von einem Taktgeber in Form eines Kristalls. From US 4,748,887 (Marshall) is a guitar control system of the first category known hexaphonic pickups and a MIDI interface. The tax system also includes an analog audio output, through which the guitar sound is generated can be. The microprocessor included in the system receives a clock of one Clock in the form of a crystal.

Eine zweite Kategorie erfordert fast immer, dass das Instrument eine irgendwie veränderte Gitarre ist. Die Gitarre kann alle Saiten von einem Mass haben oder der Hals kann so verdrahtet sein, dass an jedem Bund elektrische Kontakte vorhanden sind, usw. Wieder andere Arten von Gitarrenquellen verwenden Sensoren, die mit den einzelnen Saiten oder anderen Gliedern verbunden sind, welche die eigentliche Natur des Gitarrenspiels beein trächtigen.A second category almost always requires that the instrument be a is somehow changed guitar. The guitar can do all strings of a measure or the neck can be wired that there are electrical contacts on each bundle, etc. Still other types of guitar sources use sensors that connected to the individual strings or other links, which affects the very nature of guitar playing pregnant.

Summary of the invention

Die vorliegende Erfindung schliesst eine Vielzahl von Saitenverarbeitungskanälen zur Bestimmung der Tonhöhen- und Peak-Charakteristika ein, wobei ein Verarbeitungskanal für jede Saite der Gitarre vorgesehen ist. Die Tonhöhensignale werden parallel an eine Eingangsmultiplexerlogik gelegt, welche jedes Tonhöhensignal zur Eingabe in einen Mikroprozessor oder eine Mikrosteuerung vorbereitet. Die Vielzahl von Peaksignalen der Saiten wird ebenfalls als Eingang an den Mikroprozessor gelegt. Der Mikroprozessor arbeitet dann in der Weise, dass er auf einem Parallelbus Ausgangsdaten verarbeitet, die jeweils einer MIDI-Ein-/Ausgabe-Einheit, einer analogen Ein-/Ausgabe-Einheit und einem Zähler zugeführt werden. Die MIDI-Schaltung beein flusst dann den externen Synthesizer und andere Effektschaltun gen. Die analoge Ein-/Ausgabe-Einheit stellt eine Datenausgabe zu einer Audio-Verarbeitungsschaltung dar, und die Zählerschal tung erzeugt eine Zeitzählung für die Saitenfilter, die zu den Saitenverarbeitungskanälen zurückgeführt wird.The present invention includes a variety of String processing channels to determine the pitch and Peak characteristics, with one processing channel for each String of the guitar is provided. The pitch signals are placed in parallel on an input multiplexer logic, each Pitch signal for input into a microprocessor or a Microcontroller prepared. The multitude of peak signals from the Strings are also placed as an input to the microprocessor. The microprocessor then works in such a way that it turns on a parallel bus processes output data, each one MIDI input / output unit, an analog input / output unit and fed to a counter. The MIDI circuit affects then flows the external synthesizer and other effects circuits The analog input / output unit provides data output to an audio processing circuit, and the counter scarf tion generates a time count for the string filters that belong to the String processing channels is returned.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Gitarrensignalsteuerung zu schaffen, die zur Verwendung mit jedem MIDI-bestückten Synthesizer geeignet ist.It is therefore an object of the present invention to to create a guitar signal controller that is for use with any MIDI-equipped synthesizer.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gitarrensteuersystem mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.This object is achieved by a guitar control system solved the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous further developments are specified in the subclaims.

Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, eine Gitarren klangsteuerung zu schaffen, die den Gitarrencharakter und das Gitarrengefühl zum Spielen des Instrumentes bewahrt.It is also an object of the invention to create a guitar to create sound controls that have the guitar character and that Preserves guitar feel for playing the instrument.

Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung be steht darin, eine vielseitigere Schnittstelle zu schaffen, die dem Benutzer erlaubt, den Synthesizer und den erzeugten Gitarrenklang von einer einzigen Stelle aus zu steuern.Yet another object of the present invention is to create a more versatile interface that allowed the user to use the synthesizer and the generated Control guitar sound from a single location.

Weiterhin besteht eine noch andere Aufgabe der Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zur Messung von bis zu zwölf gleichzeitigen Tonhöhenperioden anzugeben.There is still another object of the invention therein an improved method for measuring up to twelve to specify simultaneous pitch periods.

Schließlich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, eine neue Steuerung für den Gitarrenspieler auf einem Niveau zu schaffen, bei dem eine Effektschleifensteuerung mit der MIDI-Wandlerhardware und der Steuerschnittstelle integriert werden kann.After all, it is a task of the present inventor dung, a new control for the guitar player on one To create a level with an effect loop control the MIDI converter hardware and the control interface can be.

Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, welche die Erfindung erläutern.Other objects and advantages of the invention will emerge the following detailed description in connection with the accompanying drawings that illustrate the invention.

Brief description of the drawings

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des Gitarrensteuersystems; Fig. 1 is a block diagram of the guitar control system;

Fig. 2A ist ein schematisches Diagramm eines ersten Teils der Peakerfassungsschaltung eines Saitenkanals; Fig. 2A is a schematic diagram of a first part of the peak detection circuit of a stringed channel;

Fig. 2B ist der zweite Teil der Peakerfassungsschaltung; FIG. 2B is the second part of the peak detection circuit;

Fig. 3A, 3B und 3C sind schematische Diagramme des Mi kroprozessorsteuerteils; Fig. 3A, 3B and 3C are schematic diagrams of the Mi kroprozessorsteuerteils;

Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm einer Hochge schwindigkeits-Eingabemultiplexerschaltung nach der Erfindung; Fig. 4 is a schematic diagram of a high speed input multiplexer circuit according to the invention;

Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm der Speicheradres sendecodier- und Gewichtungsstatus-Erzeugerschaltung; und Figure 5 is a schematic diagram of the memory address transmit encode and weight status generator circuit; and

Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm des Pulsbreitenmo dulations-Glättungsfilters und der Folge-und-Halte schaltung für die Spannungssteuerung nach der vorlie genden Erfindung. Fig. 6 is a schematic diagram of the pulse width modulation smoothing filter and the follow-and-hold circuit for voltage control according to the present invention.

Detailed description of the invention

Das Gitarrensteuersystem 10 enthält eine Vielzahl von Saitenverarbeitungskanälen 12, nämlich einen Kanal für jede Gitarrensaite. Die vorliegende Diskussion bezieht sich auf sechs Gitarrensaiten, und diese sind hierin als HE (Hochende), B, G, D, A und LE (Tiefende) bezeichnet. Jeder Saiten verarbeitungskanal erzeugt sowohl einen Tonhöhenausgang zur Eingabe in eine logische Eingabemultiplexerschaltung 14 als auch einen Peakausgang zur Eingabe in eine Mikrosteuerung 16.The guitar control system 10 includes a plurality of string processing channels 12 , namely one channel for each guitar string. The present discussion relates to six guitar strings, and these are referred to herein as HE (high end), B, G, D, A, and LE (low end). Each string processing channel produces both a pitch output for input to a logic input multiplexer circuit 14 and a peak output for input to a micro controller 16 .

Die Mikrosteuerung 16 steht durch Busse 18 und 20 mit einer parallelen Schaltungsanordnung in Verbindung. Die MIDI-Ein/Aus gabeschaltung 22 stellt die Schnittstelle zur Synthesizer- Einrichtung dar, in der die Musik oder ein tonselektiver Klang erzeugt wird, und eine analoge Ein-/Ausgabe-Anordnung 24 stellt eine Ausgangsverbindung zu der letzten Audioverarbeitungsschal tung her. Ein Zählerkreis 28 bildet eine Vielzahl von Saitenkanal-Filterausgängen 30, und diese werden über eine Leitung 32 zur Eingabe in die einzelnen Saitenverarbeitungskanäle zurückgeführt, wo sie zur Taktsteuerung dienen wie weiter beschrieben wird. Die Mikrosteuerung 16 stellt ebenfalls Rück stellimpulse für die Saitenkanäle zur Verfügung.The microcontroller 16 is connected by buses 18 and 20 to a parallel circuit arrangement. The MIDI input / output circuit 22 provides the interface to the synthesizer device in which the music or tone-selective sound is produced, and an analog input / output arrangement 24 provides an output connection to the last audio processing circuit. A counter circuit 28 forms a plurality of string channel filter outputs 30 , and these are fed back via line 32 for input into the individual string processing channels, where they are used for clock control, as will be described further. The microcontroller 16 also provides reset pulses for the string channels.

Gemäss Fig. 2A liegt ein Gitarrensaiteneingang am Ein gangsanschluss 36 zur Eingabe in einen Trenn- und Filterver stärker 38 vom IC-Typ TL072P. Die Eingabe an dem Anschluss 36 stammt von einem hexaphonischen, magnetischen Aufnehmer an der Gitarrensteuerung. Es ist demnach ein Aufnehmer vorhanden, der so eingerichtet ist, dass er das charakteristische akustische Signal jeder der Saiten LE bis HE überträgt, und jeder dieser Saiteneingänge wird getrennt an seinen eigenen, einzelnen Saitenverarbeitungskanal gelegt wie der, der in Fig. 2A und 2B dargestellt ist.According to FIG. 2A is a guitar strings input on an input terminal 36 for input to a separation and more Filterver 38 IC type TL072P. The input at port 36 comes from a hexaphonic magnetic pickup on the guitar controller. Accordingly, there is a pickup configured to transmit the characteristic acoustic signal of each of the strings LE through HE, and each of these string inputs is placed separately on its own individual string processing channel like that shown in Figures 2A and 2B is.

Der Saiteneingang am Anschluss 36 wird dann an den Filter verstärker 38 gelegt, der als Eingangspuffer und Anti-aliasing Filter fungiert. Der Ausgang vom Filterverstärker 38 wird dann über die Leitung 40 an ein Filter 42 zur Unterdrückung Harmoni scher gelegt. Das Filter 42 zur Unterdrückung Harmonischer be steht aus einer integrierten Schaltung 44 vom Typ XR1003CP, die den Ausgang auf der Leitung 40 an dem Stift 8 erhält, und aus einem Filtertakteingang am Stift 2, wodurch am Stift 5 ein gefilterter Ausgang erzeugt wird. Wie vorstehend beschrieben (Fig. 1), wird der Filtertakt für den jeweiligen Saitenkanal im Zähler 28 erhalten.The string input at terminal 36 is then connected to the filter amplifier 38 , which acts as an input buffer and anti-aliasing filter. The output from the filter amplifier 38 is then placed over line 40 to a filter 42 to suppress Harmoni shear. The filter 42 for harmonic suppression consists of an integrated circuit 44 of type XR1003CP, which receives the output on line 40 at pin 8 , and from a filter clock input at pin 2 , whereby a filtered output is generated at pin 5 . As described above ( FIG. 1), the filter clock for the respective string channel is obtained in the counter 28 .

Ausgang von dem Filter 42 zur Unterdrückung Harmonischer wird dann über eine Verbindungsstelle 46 in einen Rekonstruk tionsfilterverstärker 48 eingekoppelt, der einen weiteren Teil einer integrierten Schaltung vom Typ TL072P bildet. Der Ausgang des Rekonstruktionsfilters 48 liegt über eine Leitung 50 an einem negativ-Peak-Detektor 52, der eine integrierte Schaltung vom Typ 4LM1458N bildet. Auf einer Leitung 54 liegt dann der negative Peaksignalausgang. Output from the filter 42 for suppressing harmonics is then coupled via a connection point 46 into a reconstruction filter amplifier 48 , which forms a further part of an integrated circuit of the type TL072P. The output of the reconstruction filter 48 is connected via a line 50 to a negative peak detector 52 , which forms an integrated circuit of the 4LM1458N type. The negative peak signal output is then on a line 54 .

Gemäss Fig. 2B wird das Peaksignal auf der Leitung 54 nun durch einen Kondensator 56 eingekoppelt, worauf ein PITCH PLUS- Signal auf einer Leitung 57 liegt. Dieses Signal wird auch an den CLEAR-Eingang eines Flipflops 58 gelegt, das einen Stör peakunterdrücker in Form einer integrierten Schaltung vom Typ 74C74N bildet. Ein SET-Puls an dem Q-Ausgang 60 erzeugt die Störimpulsunterdrückungsfunktion.According to FIG. 2B, the peak signal on the line 54 is now coupled through a capacitor 56, is followed by a PITCH PLUS signal on a line 57. This signal is also applied to the CLEAR input of a flip-flop 58 , which forms an interference suppressor in the form of an integrated circuit of the 74 C74N type. A SET pulse at Q output 60 produces the glitch suppression function.

Gemäss Fig. 2A liegt weiterhin eine zweite Ausgangsleitung 62 vom Filterverstärker 48, wie in Fig. 2B gezeigt, an einer Folge-und-Halteschaltung 64 für positive Peaks und an einem Detektor 66 für positive Peaks. Der positiv-Peak-Detektor 66 bildet einen Teil der integrierten Schaltung vom Typ 4LM1458N und erzeugt einen Ausgang zu einem Umkehrglied 68 und einer Leitung 70 in Form eines PITCH MINUS-Signals. Das PITCH MINUS- Signal auf der Leitung 70 durchläuft ein weiteres Umkehrglied 72 zur Eingabe sowohl in den CP-Anschluss des Flipflops 58 als auch in die Folge-und-Halteschaltung 64 am logischen Eingangs stift 8. Die Folge-und-Halteschaltung 64 ist eine integrierte Schaltung vom Typ LF398N, die ihren Eingang von der Leitung 62 am Stift 3, den logischen Eingang von der Leitung 70 am Stift 8 und den Sollwerteingang am Stift 7 erhält und einen PEAK- Ausgang auf der Leitung 74 erzeugt.According to FIG. 2A is still a second output line 62 from the filter amplifier 48, as shown in Fig. 2B, on a track-and-hold circuit 64 for positive peaks, and a detector 66 for positive peaks. The positive peak detector 66 forms part of the 4LM1458N type integrated circuit and produces an output to an inverter 68 and a line 70 in the form of a PITCH MINUS signal. The PITCH MINUS signal on line 70 passes through a further inverter 72 for input into both the CP connection of the flip-flop 58 and the follow-and-hold circuit 64 at the logic input pin 8 . The follow-and-hold circuit 64 is an integrated circuit of the LF398N type, which receives its input from line 62 at pin 3 , the logic input from line 70 at pin 8 and the setpoint input at pin 7 and a PEAK output on the Line 74 generated.

Die Fig. 3A, 3B und 3C erläutern die zentrale Verarbei tungseinheit des Systems, die auf einem Mikroprozessor 80 be ruht, der eine integrierte Schaltung vom Typ INTEL 80C196 ist. Die zentrale Verarbeitungseinheit (Fig. 3A, 3B und 3C) bedient alle Frontplattensteuerungen, MIDI-Datenübermittlungen und Tonhöhenwandlungen und enthält ein spezifisches, serielles 1/2-Duplexdatenübermittlungsglied zur Datenübermittlung mit der (nicht gezeigten) Fusssteuerung. Es bestehen ebenfalls viele Möglichkeiten für zukünftige Erweiterungen des Produktes. Der Mikroprozessor 80 kommuniziert mit dem AD (Adressen/Daten)-Bus 82 zur Verbindung mit jedem der Daten-Schreib-Lesespeicher (RAM) 84 und 86, die integrierte Schaltungen vom Typ 62LP64-15 bilden, und jedem der Adressensignalspeicher 88 und 90, die integrierte Schaltungen vom Typ 74AC373N sind. Der AD-Bus 82 ist auch mit einem Paar von löschbaren, programmierbaren Fest- Programmspeichern (EPROM) 92 und 94 verbunden, die integrierte Schaltungen vom Typ 27C255-20 bilden. In Fig. 3C ist der AD- Bus 82 mit einem Paar von Filtersteuerzählern 96 und 98 verbun den, die integrierte Schaltungen vom Typ 82C54 sind. Ein BA-Bus 100 stellt eine dialogfähige Verbindung zwischen den EPROMs 92,94, den Daten-Schreib-Lesespeichern (RAMs) 84,86 und den Adressensignalspeichern 88,90 her. Schliesslich bildet der AD- Bus 82 eine achtfache Leitungsverbindung 102 zu einer seriellen Schnittstelle 104 (s. Fig. 3B), einer integrierten Schaltung vom Typ SCN2681AC1N28. Figs. 3A, 3B and 3C illustrate the central process ing unit of the system, resting be on a microprocessor 80 which is an integrated circuit of the type INTEL 80C196. The central processing unit ( Figures 3A, 3B and 3C) serves all front panel controls, MIDI data transfers and pitch conversions and includes a specific 1/2 serial duplex data link for data transfer with the foot controller (not shown). There are also many options for future product extensions. The microprocessor 80 communicates with the AD (address / data) bus 82 for connection to each of the data-read-write memory (RAM) form 84 and 86, the integrated circuits of the type 62 LP64- 15, and each of the address latches 88 and 90 which are 74AC373N integrated circuits. AD bus 82 is also connected to a pair of erasable, programmable, fixed program memories (EPROM) 92 and 94 which form 27C255-20 integrated circuits. In Fig. 3C, the AD bus 82 is connected to a pair of filter control counters 96 and 98 which are 82 C54 type integrated circuits. A BA bus 100 establishes a dialog-capable connection between the EPROMs 92 , 94 , the data read-write memories (RAMs) 84 , 86 and the address signal memories 88 , 90 . Finally, the AD bus 82 forms an eightfold line connection 102 to a serial interface 104 (see FIG. 3B), an integrated circuit of the type SCN2681AC1N28.

Das Programm für den Mikroprozessor 80 liegt in 32K Byte- Festspeichern in den löschbaren, programmierbaren Festspei chern 92 und 94 und ist als 16K Bytes eines 16 bit-Programm speichers und 32K Bytes eines statischen Schreib-Lesespeichers ausgestaltet. Die Adressumwandlungstabelle ist wie folgt: The program for the microprocessor 80 is in 32K byte read-only memories in the erasable, programmable read-only memories 92 and 94 and is designed as 16K bytes of a 16-bit program memory and 32K bytes of a static read-write memory. The address conversion table is as follows:

Adressumwandlungstabelle Address conversion table

Ein Teil aus dem AD-Bus 82 wird auch an Peak-Rücklesepuffer kreise 106 und 108 angelegt; diese bilden integrierte Schaltun gen vom Typ 74HC244N. Die P0-Anschlusseingänge des Mikropro zessors 80 rühren von den einzelnen Peaksignalen der Saiten her, die der Leitung 74 in Fig. 2B entstammen. Solche Peaksig nale entstehen auf einer Leitung 74 für jede der Gitarrensaiten HE bis LE und jedes dieser Signale wird an einen ausgewählten P0-Anschluss des Mikroprozessors 80 gelegt. Die OL1-4-Signale an den HSI-Eingängen des Mikroprozessors 80 entstehen in dem Hochgeschwindigkeits-Eingangsmultiplexer, wie weiter unten beschrieben wird.A portion of the AD bus 82 is also applied to peak readback buffer circuits 106 and 108 ; these form integrated circuits of the type 74HC244N. The P0 connector inputs of the microprocessor 80 originate from the individual peak signals of the strings that originate from line 74 in FIG. 2B. Such peak signals arise on a line 74 for each of the guitar strings HE to LE and each of these signals is applied to a selected P0 connection of the microprocessor 80 . The OL1-4 signals at the HSI inputs of the microprocessor 80 originate in the high speed input multiplexer, as described below.

In Fig. 4 ist der Hochgeschwindigkeits-Eingangsmultiplexer 14 (Fig. 1) dargestellt. Der Hochgeschwindigkeitsmultiplexer 14 erhält Eingangssignale PITCH+ und PITCH- für jede der Gitarrensaiten HE bis LE, und jedes Eingangssignal wird durch ein Umkehrglied 110a-f geleitet (integrierte Schaltungen vom Typ 74C132N). Es wird dann ein invertiertes PITCH-Signal an entsprechende Paare von Flipflops 112a-f und 114a-f angelegt, deren Ausgänge jeweils an die Eingänge einer EPLD-Multi plexerstufe 116, einer integrierten Schaltung vom Typ 22V10DC gelegt sind. Der Multiplexer 116 ist mit der Multiplexerlogik programmiert und unterteilt den 6 MHz-Taktausgang des Mikropro zessors 80 in zwei um 180° phasengetrennte Zyklen, nämlich den ZYKLUS A und den ZYKLUS B. Jeder Zyklus ist mit dem Prozessor 80 synchron und tastet die Hochgeschwindigkeits-Eingangseinheit (HSI) beim Auftreten jedes Zyklus einmal während jeder 16 "Zu standszeiten" ab. Der EPLD-Multiplexer 116 liefert vier Daten bits, nämlich ZYKLUS A, L2, L3 und L4 an einen Signalspeicher kreis 118a bis 118d. Die gespeicherten Ausgänge der Signalspei cher 118 vom Typ der 74C174N-Flipflops bilden die entsprechen den OL1-OL4-Pulse an der ansteigenden Flanke des TAKTES B des EPLD 116 zur Anlage an die HSI-Einheit des Mikroprozessors 80. In FIG. 4, the high speed input multiplexer 14 (Fig. 1). The high speed multiplexer 14 receives input signals PITCH + and PITCH- for each of the guitar strings HE to LE, and each input signal is passed through an inverter 110 a-f (74C132N type integrated circuits). An inverted PITCH signal is then applied to corresponding pairs of flip-flops 112 a-f and 114 a-f, the outputs of which are each connected to the inputs of an EPLD multiplexer stage 116 , an integrated circuit of the 22 V10DC type. The multiplexer 116 is programmed with the multiplexer logic and divides the 6 MHz clock output of the microprocessor 80 into two 180 ° phase-separated cycles, namely the CYCLE A and the CYCLE B. Each cycle is synchronous with the processor 80 and probes the high-speed input unit (HSI) when each cycle occurs once during every 16 "status times". The EPLD multiplexer 116 supplies four data bits, namely CYCLE A, L2, L3 and L4 to a latch circuit 118 a to 118 d. The stored outputs of the signal memories 118 of the 74C174N flip-flop type form the corresponding OL1-OL4 pulses on the rising edge of the CLOCK B of the EPLD 116 for contact with the HSI unit of the microprocessor 80 .

Die oberen drei bits OL2, OL3 und OL4 stellen Peaks der Peakdetektoren (Fig. 2B) dar. Das heisst, HIE, B, G während des ZYKLUS A und D, A, LE während des ZYKLUS B; der erste bit OL1 stellt den Zyklus dar, nämlich einen Hochpegel für den ZYKLUS A und einen Tiefpegel für den ZYKLUS B. Die Eingangs- Multiplexerlogik ist so ausgestaltet, dass bei Abwesenheit von neuen Flanken in den Eingangsdaten dem Mikroprozessor 80 keine neuen Ereignisse angezeigt werden. Es können so die Zeit zwi schen positiven und negativen Peaks gemessen und anschliessend die Tonhöhe der ankommenden Note und die MIDI-Notenzahl be stimmt werden. Die HSI-Ereignisse werden durch den Mikroprozes sor 80 in einem 20 bit weiten Achtstufen-FIFO registriert. Der FIFO enthält den Status von OL1, OL2, OL3 und OL4 beim Auftreten des Ereignisses und auch zur Zeit des Ereignisses. Wenn der Mikroprozessor 80 die HSI-Unterbrechung bedient, ver wendet er die Speicher-Statusinformation um zu bestimmen, wel che Gitarrensaite die Unterbrechung hervorgerufen hat, und es wird dann der Peakstatus-Signalspeicher abgelesen, um die Peak polarität zu bestimmen. Die Tonhöhenperiode wird dann aus der Differenz zwischen der Zeit dieses Peaks und der Zeit des vor herigen Peaks der gleichen Polarität berechnet. Ist der Peak positiv, so liest der Prozessor die Amplitude ein, die ihm durch die Folge-und-Halteschaltung 64 (Fig. 2B) angeboten wird.The top three bits OL2, OL3 and OL4 represent peaks from the peak detectors ( FIG. 2B). That is, HIE, B, G during CYCLE A and D, A, LE during CYCLE B; The first bit OL1 represents the cycle, namely a high level for CYCLE A and a low level for CYCLE B. The input multiplexer logic is designed in such a way that no new events are displayed to the microprocessor 80 in the absence of new edges in the input data. In this way the time between positive and negative peaks can be measured and the pitch of the incoming note and the number of MIDI notes can then be determined. The HSI events are registered by the microprocessor 80 in a 20-bit eight-stage FIFO. The FIFO contains the status of OL1, OL2, OL3 and OL4 when the event occurs and also at the time of the event. When the microprocessor 80 services the HSI interrupt, it uses the memory status information to determine which guitar string caused the interrupt, and the peak status latch is then read to determine the peak polarity. The pitch period is then calculated from the difference between the time of this peak and the time of the previous peak of the same polarity. If the peak is positive, the processor reads in the amplitude which is offered to it by the follow-and-hold circuit 64 ( FIG. 2B).

Das Programm für den 6-bis-4 Hochgeschwindigkeits- Multiplexer 116 ist wie folgt:
The program for the 6 to 4 high speed multiplexer 116 is as follows:

Gemäss Fig. 5 besteht die Decodierschaltung für den Adres senspeicher aus einem Speicherdecodierer 120, einer Logikein heit vom Typ PLS153, die auch die BUSWIDTH-Leitung zum Mikro prozessor 80 steuert, um eine dynamische Buskonfiguration zu ermöglichen. Der Mikroprozessor 80 (Fig. 3A) führt aus Gründen der Geschwindigkeit Programm- und Datenzyklen auf einem vollen 16 bit-Bus durch. Peripheriegeräte besetzen das untere Byte des 16-bit-Datenwortes auf einem im Effekt 8-bit-Datenbus.According to FIG. 5, the decoding circuit for the Adres senspeicher from a memory decoder 120, a Logikein standardized type PLS153, which 80 also controls the processor BUSWIDTH line to the micro in order to enable a dynamic bus configuration. Microprocessor 80 ( FIG. 3A) executes program and data cycles on a full 16 bit bus for speed reasons. Peripherals occupy the lower byte of the 16-bit data word on an 8-bit data bus.

Die Logikeinheit 120 steuert auch die Erzeugung eines WARTE- Zustandes und kann so ausgebildet sein, dass sie während der Programm-, Daten- oder Ein/Ausgabe-Zyklen 0, 1, 2 oder 3 WARTE- Zustände einführt. Zwei Ausgänge der Logikeinheit 120 bestim men, wieviele WARTE-Zustände während eines gegebenen Speicher zugriffs erzeugt werden. Ausgänge SET1 und SET2 werden durch Umkehrglieder 126, 128, 130 und 132 auf die PRESET- und CLEAR- Eingänge von JK-Flipflops 122 und 124 aufgeschaltet. Ein logi sches H auf ALE des Mikroprozessors 80 liegt über eine Leitung 134 an den Schaltgliedern 126 bis 132 und aktiviert die Schalt glieder. Wenn SET1 während ALE auf L ist, wird das Flipflop 122 gelöscht und, wenn SET2 während ALE auf L ist, wird das Flip flop 124 gelöscht. Die Kaskadenschaltung der JK-Flipflops bildet im Endeffekt einen 2-bit-Zähler, und ihre Ausgänge werden durch die Anordnung von Umkehrgliedern 126 bis 132 deco diert, um den READY-Eingang des Mikroprozessors 80 immer dann auf H zu stellen, wenn beide Ausgänge der Zähler-Flipflops 122, 124 auf L sind. Der Zähler wird durch die abfallende Flanke des 6 MHz-Prozessorausgangs getaktet, die auftritt, wenn das Tast fenster des READY-Eingangs vom Mikroprozessor 80 schliesst. Logic unit 120 also controls the generation of a WAIT state and can be configured to introduce 0, 1, 2, or 3 WAIT states during program, data, or I / O cycles. Two outputs of logic unit 120 determine how many WAIT states are generated during a given memory access. Outputs SET1 and SET2 are connected through inverting elements 126 , 128 , 130 and 132 to the PRESET and CLEAR inputs of JK flip-flops 122 and 124 . A logical H on ALE of the microprocessor 80 is connected via a line 134 to the switching elements 126 to 132 and activates the switching elements. If SET1 is L during ALE, flip-flop 122 is cleared, and if SET2 is L during ALE, flip-flop 124 is cleared. The cascade connection of the JK flip-flops effectively forms a 2-bit counter, and their outputs are decoded by the arrangement of inverters 126 to 132 in order to set the READY input of the microprocessor 80 to H whenever both outputs of the Counter flip-flops 122 , 124 are low. The counter is clocked by the falling edge of the 6 MHz processor output, which occurs when the key window of the READY input of the microprocessor 80 closes.

Die WARTE-Zustände werden in der folgenden Weise ausgewählt:
0-WARTE-Zustand: SET1 und SET2 sind auf L, beide Ausgänge der Zähler-Flipflops 122 und 124 werden ge löscht und ALE und die READY-Leitung werden H. Während der 0-WARTE-Zustände wird keine Bausteinauswahl getroffen.
1-WARTE-Zustand: SET1 und SET2 sind auf H, beide Ausgänge der Zähler-Flipflops 122 und 124 werden während ALE voreingestellt und die READY- Leitung wird auf L gestellt. CSRAM wird dem 1-WARTE-Zustand zugeordnet.
2-WARTE-Zustand: SET1 ist auf L und SET2 auf H, während ALE sind der Ausgang QA der Zähler-Flipflops auf H voreingestellt und der Ausgang QB auf L gelöscht, die READY-leitung wird auf L gestellt. Die READY-Leitung bleibt auf L bis der Zähler durch die 6 MHz zweimal ge tastet wird, wodurch die Zählerausgänge fortschalten und bis 0 überlaufen. CSROM wird dem 2-WARTE-Zustand zugeordnet.
3-WARTE-Zustand: SET1 ist auf H und SET2 auf L, während ALE sind der Ausgang QA des Zählers auf H vor eingestellt und der Ausgang QB auf L ge löscht, die READY-Leitung wird auf L ge stellt. Die READY-Leitung bleibt auf L bis der Zähler durch die 6 MHz dreimal getastet wird, wodurch die Zählerausgänge fortschal ten und bis 0 überlaufen. CSSO und CSPIO werden den drei WARTE-Zuständen zugeordnet. The WAIT states are selected in the following way:
0-WAIT state: SET1 and SET2 are L, both outputs of the counter flip-flops 122 and 124 are cleared and ALE and the READY line become H. No block selection is made during the 0-WAIT state.
1 WAIT state: SET1 and SET2 are high, both outputs of counter flip-flops 122 and 124 are preset during ALE and the READY line is set to low. CSRAM is assigned to the 1 WAIT state.
2-WAIT state: SET1 is L and SET2 is H, during ALE the output QA of the counter flip-flops is preset to H and the output QB is cleared to L, the READY line is set to L. The READY line remains on L until the counter is scanned twice by the 6 MHz, causing the counter outputs to advance and overflow to 0. CSROM is assigned to the 2 WAIT state.
3-WAIT state: SET1 is H and SET2 is L, while ALE the output QA of the counter is set to H pre and the output QB is cleared to L, the READY line is set to L ge. The READY line remains on L until the counter is scanned three times by the 6 MHz, whereby the counter outputs advance and overflow to 0. CSSO and CSPIO are assigned to the three WAIT states.

Der Ausgang CSPIO von der Logikeinheit 120 wird in einen integrierten Kreis vom Typ 74C138N eingespeist, der durch ein Umkehrglied 142 ein VCAMUX-Signal ausgibt. Ein weiterer Ausgang auf der Leitung 144 lässt durch eine Anordnung 146 von Umkehr gliedern einen FXSWITCH-Ausgang entstehen, der in den Audio- Verarbeitungskanälen genutzt wird.The CSPIO output from logic unit 120 is fed into an integrated circuit of the 74C138N type, which outputs a VCAMUX signal through an inverter 142 . Another output on line 144 creates an FXSWITCH output by means of an arrangement 146 of reversing elements which is used in the audio processing channels.

Gemäss Fig. 6 wird ein Ausgang VCACONT vom Mikroprozessor 80 an einen spannungsgesteuerten Verstärker 150 in den Effekt schleifen des Systems angelegt. Die Effektpegel werden in dem System durch spannungsgesteuerte Verstärker (VCA) gesteuert. Die Spannungen werden durch den Mikroprozessor 80 an dessen Pulsbreitenmodulationsausgang (Anschluss P2.5) erzeugt. Dieser Ausgang stellt ein 27 kHz-Rechtecksignal von veränderlichem Arbeitszyklus dar. Es wird durch ein Glättungsfilter 150 der Pulsbreitenmodulation geglättet, welches das Rechtecksignal in eine Gleichspannung von 0 bis 5 Volt umwandelt, die dem Arbeitszyklus des Pulsbreitenmodulators linear proportional ist.According to FIG. 6 is an output VCACONT by the microprocessor 80 to a voltage controlled amplifier 150 in the effect of grinding of the system applied. The effect levels are controlled in the system by voltage controlled amplifiers (VCA). The voltages are generated by the microprocessor 80 at its pulse width modulation output (connection P2.5). This output represents a 27 kHz square wave signal of variable duty cycle. It is smoothed by a smoothing filter 150 of the pulse width modulation, which converts the square wave signal into a DC voltage of 0 to 5 volts, which is linearly proportional to the duty cycle of the pulse width modulator.

Der Pulsbreitenmodulator wird durch den Mikroprozessor 80 und einen Steuerspannungsmultiplexer 152, einen integrierten Kreis vom Typ 74HC435, einem Zeitmultiplexverfahren unterwor fen. Dabei teilt der Multiplexer 152 acht verschiedene Spannun gen auf die Abtasthaltekreise der Steuerspannung für die Effek te auf. So werden die Ausgänge X0 bis X7 des Multiplexers 152 an einen der acht verschiedenen Abtasthaltekreise der Steuer spannungen für die Effekte angelegt, die Verstärker 154,156, 158, 160, 162, 164, 166 und 168 vom Typ TLO74N aufweisen.The pulse width modulator is subjected to time division multiplexing by the microprocessor 80 and a control voltage multiplexer 152 , an integrated circuit of the 74HC435 type. The multiplexer 152 divides eight different voltages between the sample and hold circuits of the control voltage for the effects. Thus, the outputs X0 to X7 of the multiplexer 152 are applied to one of the eight different sample and hold circuits of the control voltages for the effects which have amplifiers 154 , 156 , 158 , 160 , 162 , 164 , 166 and 168 of the TLO74N type.

Die spannungsgesteuerten Verstärker 154 bis 168 steuern die verschiedenen Audio-Effekte, die durch die Audioverarbeitungs schaltung 26 erzeugt werden. Die Audioverarbeitung und die Effekte können nach irgendeinem von mehreren bekannten Verfah ren durchgeführt werden. So können die Audiosignale in wohlbe kannter Weise durch linke und rechte Kanäle durch serielle EFX- Schleifen oder parallele EFX-Schleifen geleitet und durch Stereo-Ausgangskanäle weiterverarbeitet werden. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, liefert der spannungsgesteuerte Verstärker 154 so die Effekte 1 und 2 links, während der Verstärker 156 die Effekte 1 und 2 rechts liefert. Der Verstärker 158 steuert den Gitarrenausgang links, während der Verstärker 164 die Steuerung der Gitarre rechts bewirkt. Verstärker 160 und 162 liefern die Effekte 3 links bzw. 4 links, und die Verstärker 166 und 168 liefern die Effekte 3 rechts bzw. 4 rechts. Nachfolgende Mischung der einzelnen Signalkomponenten erfolgt in wohlbekann ter Weise durch Umschaltung und Verstärkung der Effekte.The voltage controlled amplifiers 154 to 168 control the various audio effects generated by the audio processing circuit 26 . The audio processing and effects can be performed by any of several known methods. The audio signals can be routed in a well-known manner through left and right channels through serial EFX loops or parallel EFX loops and processed further through stereo output channels. As shown in FIG. 6, voltage controlled amplifier 154 thus provides effects 1 and 2 on the left, while amplifier 156 provides effects 1 and 2 on the right. Amplifier 158 controls the guitar output on the left, while amplifier 164 controls the guitar on the right. Amplifiers 160 and 162 provide effects 3 left and 4 left, respectively, and amplifiers 166 and 168 deliver effects 3 right and 4 right, respectively. Subsequent mixing of the individual signal components is done in a well-known manner by switching and amplifying the effects.

Das Vorstehende offenbart ein MIDI-Gitarrensteuersystem, das so arbeiten kann, dass die Gitarrensignale in MIDI-Information zur Steuerung jedes MIDI-ausgerüsteten Synthesizers umgewandelt werden. Das Steuersystem ist in der Lage, die Pegel und die Stereoposition von vier externen Effektschleifen wie auch die Auswahl des Gitarrenverstärkungskanals oder des Nachhalls zu steuern. Das in dem vorliegenden System verwendete System zur Peakerfassung ist optimiert, um die Frequenz der Grundschwin gung, d. h. der ersten Harmonischen des Gitarrensignals zu extrahieren, und die zweite und weitere höhere Harmonische des Eingangssignals werden durch ein programmierbares Grenzfre quenzfilter gedämpft.The foregoing discloses a MIDI guitar control system that can work so that the guitar signals in MIDI information converted to control any MIDI equipped synthesizer become. The control system is able to control the levels and the Stereo position of four external effects loops as well Selection of the guitar amplification channel or reverberation Taxes. The system used in the present system for Peak detection is optimized to the frequency of the fundamental gung, d. H. the first harmonic of the guitar signal extract, and the second and further higher harmonics of the Input signals are through a programmable Grenzfre damped quenz filter.

Die Verwendung eines programmierbaren Filters hat zwei Vorteile. Der erste besteht darin, dass infolge merklicher exi stierender Folgeverzögerungen bei niedrigen Gitarrenfrequenzen eine Optimierung der Folgeverzögerungen dadurch erzielt wird, dass die Gitarre auf höhere Tonhöhen gestimmt wird und dies in dem Programm zur Tonhöhenerfassung vor der Übergabe der Note an den Synthesizer kompensiert wird. Frühere Systeme hatten die Option, die Gitarre mit allen Seiten gleichen Masses zu bespan nen, d. h. alle Saiten auf das hohe E (329,7 Hz - 3 ms) zu stimmen. Das vorliegende System gestattet dem Benutzer, seine eigenen Abstimmungen festzulegen, z. B. eine Abstimmung vom Nashville-Typ, welche die unteren drei Saiten eine Oktave höher stimmt. Dies hat den Vorteil, dass die Gitarre richtig gestimmt ist, und der normale Gitarrenklang kann in Verbindung mit dem Synthesizerklang verwendet werden. Der zweite Vorteil besteht darin, dass mit den Folgefiltern eine anfängliche Tonhöhe gemessen werden kann, wobei die Eingangsfilter auf eine anfäng liche, "angenommene" Frequenz eingestellt sind. In dem Masse, in dem genauere Tonhöhen festgestellt werden, werden die Filter so eingestellt, dass sie der Tonhöhe folgen und so den Folge vorgang optimieren.The use of a programmable filter has two Benefits. The first is that due to noticeable exi constant delays at low guitar frequencies an optimization of the subsequent delays is achieved that the guitar is tuned to higher pitches and this in the program for pitch detection before handing over the note the synthesizer is compensated. Earlier systems had that Option to cover the guitar with the same dimensions on all sides nen, d. H. all strings to the high E (329.7 Hz - 3 ms) voices. The present system allows the user to use his determine your own votes, e.g. B. a vote by Nashville type which has the lower three strings an octave higher Right. This has the advantage that the guitar is tuned correctly and the normal guitar sound can be used in conjunction with the Synthesizer sound can be used. The second advantage is in that with the sequential filters an initial pitch can be measured with the input filter set to an initial Liche, "assumed" frequency are set. In this scale, in which more accurate pitches are found, the filters set so that they follow the pitch and so the sequence optimize the process.

Das vorliegende Steuersystem zieht Vorteil aus der Informa tion, die in beiden, nämlich den positiven und negativen Peak perioden vorhanden ist. Die zweite Harmonische stellt ein Problem bei der Erfassung der Periode dar, und die Verwendung des Peakperioden-Flipflops "schliesst aus", dass die zweite Harmonische das Verfahren der Periodenerfassung beeinflusst. Während frühere Arten von Tonhöhendetektoren spezifische VLSI- Zähler oder sechs dafür ausgerüstete Zähler verwendet haben, um Zähler für die Tonhöhenperiode einzuführen, nutzt das vorlie gende System vorteilhaft die vier Hochgeschwindigkeitseingänge (HSI) des Mikroprozessors aus, die durch Multiplexlogik ergänzt werden, wodurch ein System der Periodenmessung geschaffen wird, das kostengünstig genannt werden kann.The present tax system takes advantage of the informa tion in both, namely the positive and negative peak periods is present. The second harmonic sets Issue with period registration and usage of the peak period flip-flop "excludes" that the second Harmonics influenced the process of period registration. While previous types of pitch detectors used specific VLSI Or six counters equipped for this purpose Introducing counters for the pitch period takes advantage of this system advantageous the four high-speed inputs (HSI) of the microprocessor, which is supplemented by multiplex logic creating a system of period measurement that can be called inexpensive.

Claims

1. A guitar control system ( 10 ) containing:

a) a multi-tone pickup for string vibrations to generate corresponding string output signals;
b) a plurality of processing channels ( 12 ) associated with the strings, each receiving input signals from the respective string output signals and generating a pitch output signal;
c) input multiplexing means ( 14 ) which receive each of the pitch output signals and produce a multiplexed output signal;
d) a programmed microprocessor ( 16 ) which receives the multiplex output signals at its input and generates output data relating to the strings on an address / data bus ( 18 , 20 );
e) a MIDI interface ( 22 ) which is connected to the bus and by means of which the data relating to the strings can be converted into a synthesizer input;
f) an analog input / output circuit ( 24 ) connected to the bus ( 18 , 20 );
g) an audio processing circuit ( 26 ) which receives the output signal of the analog input / output circuit ( 24 ) and generates a selected audio output signal,

characterized in that

a) the processing channels ( 12 ) comprise filters ( 42 ) for suppressing harmonics,
b) the filters ( 42 ) each receive input signals from the relevant string output signals and generate both a pitch output signal and a peak output signal,
c) the programmable microprocessor ( 16 ) receives at its input each of the peak output signals, and
d a is provided to the bus (18, 20) counter circuit connected (28)) that generates for each string a filter output signal to the related to the respective string processing channel (12) for input to the respective filter (42) for suppressing Is more harmonic traceable.

2. A guitar control system ( 10 ) according to claim 1, characterized in that each of the processing channels ( 12 ) associated with the strings further includes:

a) an input buffer and an anti-aliasing filter ( 38 ), which receive the input signal and generate a first filtered output signal for input into the filter ( 42 ) for suppressing harmonics; and
b) a reconstruction filter ( 48 ) which receives its input signal from the filter ( 42 ) for suppressing harmonics and generates an output signal.

3. A guitar control system ( 10 ) according to claim 2, characterized in that it further includes:

a) a negative peak detector ( 52 ) which receives the output of the reconstruction filter ( 48 ) and produces a negative peak output; and
b) a positive peak detector ( 66 ) which receives the output signal of the reconstruction filter ( 48 ) and produces a positive peak output signal.

4. A guitar control system ( 10 ) according to claim 2, characterized in that it further includes a sequence and hold circuit ( 64 ) for positive peaks, which receives the output signal of the reconstruction filter ( 48 ) and a peak signal for input into the microprocessor ( 16 ) generated.

5. A guitar control system ( 10 ) according to claim 3, characterized in that it further contains

a) differentiating means which receive the negative peak output signal and generate a signal PITCH +,
b) second differentiating means which receive the positive peak output signal and generate a signal PITCH-, and
c) means for applying the signals PITCH + and PITCH- as inputs to the input of the multiplexer means ( 14 ).