Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine selbsttätig ablaufende programmgesteuerte variable Stimmung zu bieten, bei der die Intervalle und Akkorde zwar nicht mit optimalem, aber doch sehr hohem Reinheitsgrad dargeboten werden und insbesondere bei tonaler Musik die Umstimmungskonflikte minimiert werden. Außerdem hat sich die vorliegende Erfindung zum Ziel gesetzt, den Charakter der variablen Stimmung jeweils dem Charakter der dargebotenen Musik anzupassen, je nachdem, ob diese einen deutlich oder weniger deutlich hervortretenden harmonischen Mittelpunkt aufweist.

Zu diesem Zweck wird vorgesehen, die programmgesteuerte variable Stimmung als Summe von drei verschiedenen Komponenten zu errechnen.

Die Komponente 1 dieser variablen Stimmung stellt die Basisstimmung dar, die zwar bei Beginn des Programmablaufes bevorzugt der gleichstufigen Stimmung entspricht, sich aber durch eine Analyse der innerhalb eines bestimmten Zeitraumes auftretenden Note-an und Note-aus Signalen zu einer ungleichstufigen Stimmung verändert und zwar zu einer solchen, welche für sich alleine betrachtet ungefähr einem traditionellen ungleichstufigen Stimmungsmodell entspricht. Nur, dass dieses Stimmungsmodell nicht unbedingt zur Note C als harmonischen Mittelpunkt ausgerichtet ist, sondern zu der Note, welche im Augenblick im Mitelpunkt des harmonischen Geschehens steht. Eine für das hier vorgestellte Verfahren bevorzugte Ausbildungen dieser Basistemperatur zeigt 1. Die auf die Note C ausgerichtete Variante zeigt 1.1, die auf die Note G ausgerichtete zeigt. 1.2, die auf die Note Ab ausgerichtete zeigt 1.3.

Die Komponente 2 dieser variablen Stimmung sind Stimmungsdaten, welche der jeweils im Augenblick existierenden Intervall- und Akkordstruktur zugeordnet sind und die solange gelten, bis eine neue Akkordstruktur erkannt ist. Diese Komponente entspricht dem Stand der Technik. Beide der vorgenannten Komponenten würden bei einer Ausbildung von 100 % je für sich alleine betrachtet eine optimierte Stimmung ausgeben, wobei Kompomente ohne hörbare Umstimmungen arbeitet, dafür dem harmonischen Geschehen nur allmählich und nur unter Berücksichtigung der zuletzt erkannten Intervall- und Akkordstrukturen folgt. Komponente 2 reagiert dagegen unmittelbar auf die augenblicklich existierenden Intervall- und Akkordstrukturen, birgt dafür aber höheres Konfliktpotential in Bezug auf Umstimmungen in sich. Durch die Mischung der beiden Komponenten werden die jeweiligen spezifischen Nachteile dieser beiden Komponenten minimiert.

Die Komponente 3 der programmgesteuerten Stimmung stellen pragmatische Ausgleichsmaßnahmen dar, welche bei auftretenden Umstimmungskonflikten, das heißt Umstimmungen, welche einen vordefinierten Wert von ca. 4 Cents überschreiten oder bei zu bei starkem Abdriften vom vorgewählten Stimmungsniveau die aus der Addition von Komponente 1 und Komponente 2 errechneten Stimmungsdaten zusätzlich korrigieren. Alle ausgegebenen Stimmungsdaten verstehen sich als Abweichung zur vorgegebenen gleichstufigen Temperatur, vorzugsweise in Cents ausgegeben.

Zur Ausbildung der Komponente 1 gleich Basisstimmung werden die in Komponente 2 nacheinanderfolgend erkannten und entsprechend eingestimmten Intervall- und Akkordstrukturen sowie deren Stimmungsdaten über einen bestimmten Zeitraum hinweg ausgewertet. Dazu wird die Eigenschaft genutzt, dass in den von Komponente 2 erkannten Akkordstrukturen die höchsten positiven Werte typisch sind für die Position des Grundtones oder der Quinte eines Dur-Akkordes oder der Terz eines Mollakkordes. Die Summe der positiven Werte der Stimmungsdaten einer bestimmten Menge aufeinanderfolgender Akkorde gibt somit einen Hinweis darauf, wo sich das harmonische Zentrum dieser Menge befindet. Wenn beispielsweise nur Akkorde der Tonart C-Dur oder a-Moll gespielt werden, bildet sich der höchste Wert in der Summe, im Folgenden Maxwert genannt, beim Ton C oder G aus. Das erlaubt, nach dem Auftreten eines oder mehrerer erkannter Akkord- und Intervallstrukturen die Komponente 1 gleich Basisstimmung aufzurufen und zwar innerhalb der 12 verschiedenen Möglichkeiten (entsprechend der 12 verschiedenen Noten der Oktave), diejenige, welche auf den in der Summe dieser Strukturen erkannten harmonischen Mittelpunkt ausgerichtet ist. Diese Basisstimmung wird jedoch vorzugsweise nicht im Sprung aufgerufen, sondern gleitend aufgebaut und verändert. Das geht so vor sich, dass die Stimmungsdaten vorzugsweise der letzten 8 erkannten Akkorde aus Komponente 2 in einen Stapelspeicher übernommen werden. Zum besseren Verständnis ist in

2 ein Musikbeispiel dargestellt, darunter die Stimmungsdaten von Komponente 2.

Die nachstehende Tabelle zeigt auf, wie Komponente 1 errechnet wird. Im oberen Teil, mit „Stapelspeicher" gekennzeichnet werden in den 12 Spalten unterhalb der Kopfzeile „Centwerte von Komponente 2" die Stimmungsdaten von Komponente 2 aus 2 übernommen, so wie sie jeder der Akkordstrukturen a – g zugeordnet sind. In den jeweiligen Zeilen rechts davon wird die Summe der Centwerte nach jeder neu hinzutretenden Akkordstruktur angezeigt. Der in der jeweiligen Zeile höchste positive Wert bildet den augenblicklichen Maxwert. In Zeile a ist dies der Wert 6 und der Note G zugeordnet. In den folgenden Zeilen bleibt der Maxwert bei G und erhöht sich allmählich auf 16, 22 und 32. Die absolute Höhe des Maxwertes zeigt an, wie stark der harmonische Mittelpunkt ausgebildet ist. Davon hängt die Gewichtung dieses harmonischen Mittelpunktes ab, welches im unteren Teil der Tabelle, unterhalb „Errechnen von Komponente 1" dargestellt ist. Nach Akkord a ist der Maxwert mit 6 Cents noch niedrig. Da dieser Maxwert noch kleiner als 13 Cents ist, wird die Komponente 1 nur mit 10 % gewichtet und ausgegeben, vorzugsweise auf 1 Cent gerundet. In der letzten Zeile der Tabelle ist zum besseren Verständnis aufgezeigt, welches die dem Wert von 100 % entsprechenden Stimmungsdaten der auf den Ton G ausgerichteten Basisstimmung wären. Nach Akkord b beträgt der Maxwert über 12, aber weniger als 24 Cents, wodurch Komponente 1 mit 20 % gewichtet und ausgegeben wird, nach Akkord f beträgt der Maxwert über 23 Cents, wodurch Komponente 1 mit 30 % gewichtet und ausgegeben wird. Da vorzugsweise nur die letzten 8 Akkorde gespeichert werden, werden ab dem 9. erkannten Akkord die Werte des 1. erkannten Akkordes gelöscht, nach dem 10. erkannten Akkord die Werte des 2. erkannten Akkordes und so weiter. Nach jedem neu erkannten Akkord wird aus der Summe der Centwerte der Maxwert neu ermittelt und auf Grund dessen die Basisstimmung gegebenenfalls korrigiert, das heißt: Entweder wieder auf die bisherige Note oder eine neue Note als harmonischen Mittelpunkt ausgerichtet und entsprechend ihres Maxwertes gewichtet. Der Tabelle ist außerdem zu entnehmen, dass die Gewichtung von Komponente 2 von der Gewichtung von Komponente 1 abhängt. Es gilt vorzugsweise: Gewichtung von Komponente 1 + Gewichtung von Komponente 2 = 100 %.

Durch das hier beschriebene Verfahren zur Ausbildung von Komponente 1 gleich Basisstimmung bildet sich deren Stimmungsdaten gleitend aus. Außerdem wird dadurch bewirkt, dass, sofern sich der harmonische Mittelpunkt zu im Quintenzirkel benachbarten Noten verschiebt (beispielsweise von F zu C, zu G, zu D etc.), sich die Stimmungsdaten von Komponente 1 für jede spezifische Note nur in kleinen Schritten verändert. Die programmgesteuerte variable Stimmung hat dadurch folgende Charakteristik: Bei tonal gebundener Musik und Modulationen zu verwandten Tonarten bleibt der Maxwert relativ hoch, entsprechend der Anteil von Komponente 1 an der Summe der Stimmungsdaten hoch, so dass für jede spezifische Note in unterschiedlich aufeinanderfolgenden Akkordstrukturen von vornherein nur geringe Umstimmungswerte ausgegeben werden. Die Akkorde der vorherrschenden Tonart oder dazu eng verwandte, werden nicht mit absoluter, jedoch mit sehr hoher Reinheit dargeboten, tonartfremde dagegen mit reduzierter Reinheit. Es ergibt sich dadurch eine sogenannte Tonartcharakteristik, welche die im Augenblick vorherrschende Tonart begünstigt. Wenn dagegen infolge der Wiedergabe von tonal wenig oder nicht gebundener Musik der Maxwert niedrig wird, davon abhängig auch der Prozentsatz von Komponente 1 relativ niedrig wird und der von Komponente 2 relativ hoch, unterliegen die Tonhöhen tendenziell stärkeren Veränderungen. Infolgedessen müssen eventuelle Ausgleichsmaßnahmen durch die im folgenden noch beschriebene Komponente 3 öfters erfolgen. Dadurch treten gegebenenfalls stärkere Schwankungen im Reinheitsgrad auf, was bei harmonisch indifferenter Musik eher akzeptiert wird. Das Stimmungsgeschehen passt sich somit dem Charakter der dargebotenen Musik an.

Im Zusammenhang mit der Analyse von Akkorden und Harmoniefolgen ist es außerdem notwendig, dass die variable programmgesteuerte Stimmung bei der Identifizierung von Akkorden prüft, wie lange eine bestimmte Tonhöhe für jede Note existiert. Während eines mehr oder weniger unregelmäßigen Anschlages von Tasten auf einem Tasteninstrument treten ja oft Einzelnoten oder flüchtige Tonkombinationen als Vorbote zu einem vollständigen Akkord auf. Wollte man jede dieser Einzelnoten oder flüchtigen Tonkombinationen als endgültige Struktur werten, würde man sowohl bei der Programmlogik, als auch bei notwendigen Ausgleichsmaßnahmen in die Irre gehen. Hier berücksichtigt die variable Stimmung , dass die Tonverarbeitung durch das menschliche Ohr die Höhe eines Note oder mehrerer Noten erst nach ca. 1/30 Sekunden identifiziert hat. Es ist deswegen vorgesehen, zwar grundsätzlich jede Kombination von Noten von der Programmlogik her sofort so einzustimmen, als bedeute diese einen selbständigen Akkord, notwendige Ausgleichsmaßnahmen für die als maximal zulässig definierten Umstimmungen zur jeweils nächsten Kombination von Noten jedoch davon abhängig zu machen, ob die Tonhöhe der vorherigen Kombination von Noten schon länger als ca. 1/30 Sekunde besteht. Das bedeutet: Hat eine bestimmte Note über eine längere Zeit als ca. 1/30 Sekunde eine bestimmte Frequenzhöhe, so wird bei einem eventuell nachfolgenden Umstimmen dieser Note die Frequenzverschiebung auf vorzugsweise 4 Cents begrenzt, im anderen Falle sind auch stärkere Frequenzverschiebungen erlaubt (siehe 8). Außerdem werden nur Akkordstrukturen, welche länger als vorzugsweise 1/30 Sekunde existieren zur Errechnung der Ausbildung de Maxwertes berücksichtigt.

Bei Musik, die von Sequenzerprogrammen dargeboten wird, kann durch eine vorab erfolgende Analyse nach dem Erstellen der Sequenz so vorgegangen werden, dass nicht nur gleichzeitig auftretende, sondern auch nacheinander auftretende Noten auf ihren harmonischen Zusammenhang hin überprüft werden. Soweit sich von einem bestimmten Punkt des musikalischen Ablaufes an über mehrere Noten hinweg eine vordefinierte harmonische Struktur ergibt, können die Stimmungsdaten für alle Noten dieser harmonische Struktur schon ab der ersten Note ausgegeben werden und bis zur letzten betreffenden Note unverändert bleiben (siehe 10). Die Stimmungsdaten können gespeichert und beim Abspielen der Sequenz an passender Stelle ausgegeben werden. Alternativ kann bei einer Sequenz auch während des Abspielens eine vorauseilende Analyse über mehrere Takte erfolgen, so dass eine geringere Menge von Stimmungsdaten gespeichert werden muss.

Die programmgesteuerte variable Stimmung erlaubt es auch, beim Auftreten der kleinen Septime in Dur-Sept- oder Nonenakkorden (beispielsweise den Notenkombinationen F-A-C-Eb, F-A-Eb, F-A-C-Eb-G) die betreffende Note (hier das Eb) als Naturseptime einzustimmen. Allerdings weicht die Naturseptime mit ihrem Frequenzverhältnis von 7 : 4 entsprechend 969 Cents so stark vom temperierten Wert 1000 Cents ab, dass für die betreffenden Noten keine sinnvollen Ausgleichsmaßnahmen durch Komponente 3 möglich sind, diese Noten also immer starken Stimmungsänderungen unterliegen.

Für den Fall, dass der Benutzer des Programms selbst eine ihm passende Variante der variablen Stimmung anwählen will, kann vorgesehen werden, dass dem Benutzer durch entsprechende Hilfsmittel, beispielsweise auf der Oberfläche eines Musikinstrumentes oder auf der Oberfläche eines Computerprogramms die Anwahl verschiedener Programmvarianten mit den Anteilen von Komponente 1, Komponente 1 und Komponente 3 ermöglicht wird.

Des weiteren wird vorgeschlagen, dem Benutzer des Stimmungsprogramms darüber hinaus die Möglichkeit zu geben, die als Resultat der Addition der 3 Komponenten ausgegebenen Stimmungsdaten durch einen Multiplikator auf beliebige Prozentwerte zwischen voller Ausgabe (100 %) und gleichstufiger Stimmung (0%) anzusteuern. Beispielsweise auf 70% oder 50 % (siehe 10).