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Dokumentenidentifikation DE102006032800B3 05.07.2007
Titel Pfeifenorgel und Verfahren zu deren Betrieb
Anmelder Scriba, Jürgen, Dr., 80469 München, DE;
Harder-Völkmann, Markus, 85579 Neubiberg, DE
Erfinder Scriba, Jürgen, Dr., 80469 München, DE;
Harder-Völkmann, Markus, 85579 Neubiberg, DE
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Anmeldedatum 14.07.2006
DE-Aktenzeichen 102006032800
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 05.07.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.07.2007
IPC-Hauptklasse G10B 3/06(2006.01)A, F, I, 20060714, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Pfeifenorgel, wobei wenigstens eines der Tonventile als mehrfach traktiertes Ventil vorgesehen ist, das wenigstens aufgrund zweier unterschiedlicher Tonanforderungen zur Öffnung angesteuert werden kann. Erfindungsgemäß wird bei einer Tonanforderung an ein mehrfach traktiertes Ventil, das aufgrund einer anderen Tonanforderung bereits geöffnet ist, das mehrfach traktierte Ventil für einen Unterbrechungszeitraum geschlossen und dann wieder geöffnet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Pfeifenorgel, bei dem am Spieltisch der Pfeifenorgel eingegebene Informationen über einen Datenbus an entfernte Empfängereinheiten gesendet werden, die mit Ton- und/oder Registerventilen zu deren Ansteuerung verbunden sind, wobei die Empfängereinheiten aus den übermittelten Informationen individuell bestimmen, ob, und wenn ja, welche der mit der jeweiligen Empfängereinheit verbundenen Ton- und/oder Registerventile zu öffnen bzw. zu schließen sind. Die Erfindung betrifft weiterhin Pfeifenorgeln, mit denen die erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden können.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Pfeifenorgeln und Verfahren zu deren Betrieb, insbesondere ein Verfahren zum Betreiben einer Pfeifenorgel mit mehreren Pfeifen, die über Tonventile angesprochen werden, wobei wenigstens eines der Tonventile als mehrfach traktiertes Ventil vorgesehen ist, das aufgrund wenigstens zweier Tonanforderungen zur Öffnung angesteuert werden kann, und eine entsprechende Pfeifenorgel.

Im klassischen Orgelbau wird zwischen Register- und Ton-(Tasten)traktur unterschieden, wobei die Pfeifen der Orgeln in einem Matrixschema angesteuert werden. Eine Orgel besteht in der Regel aus mehreren Klaviaturen (Tastaturen, die mit Händen (Manual) und Füßen (Pedal) betätigt werden. Der Begriff "Taste" wird im vorliegenden Text zur Bezeichnung der mit den Fingern zu betätigenden Tasten eines Manuals und der mit den Füßen zu betätigenden Tasten des Pedals verwendet. Jeder Klaviatur ist in der Regel ein "Werk" zugeordnet, das aus einer Anzahl von Pfeifen besteht, die auf einer oder mehreren Windladen aufgebaut sind, durch die die Luftzufuhr in die einzelnen Pfeifen gesteuert wird.

3 symbolisiert diese Anordnung schematisch am Beispiel einer üblichen Tonkanzellenlade. In horizontaler Richtung sind nebeneinander Tonventile angeordnet, die im einfachsten Fall direkt von einer Taste im zugehörigen Manual/Pedal betätigt werden. Wird das Tonventil geöffnet, strömt Luft in einen dahinter/darüber liegenden Kanal ("Kanzelle"), der im Schema vertikal dargestellt ist. Auf diesem Kanal befinden sich Pfeifen verschiedener Klangfarbe oder Tonhöhe. Welche davon erklingen, wenn die Taste gedrückt wird, hängt davon ab, welches Register "gezogen" (geschaltet) ist. Im Falle einer Schleiflade gibt z.B. eine Holzleiste mit Löchern alle Pfeifen einer Klangfarbe frei. Im Schema der 3 ist dies beispielsweise wie folgt dargestellt, wobei zur leichteren Darstellbarkeit im vorliegenden Text die Oktavlagen als c0, c1, c2 etc. bezeichnet werden und nicht mit den musikalisch üblichen Bezeichnungen C1, C, c etc. Eine 8'-Pfeife (8-Fuß-Pfeife) erklingt in der Normallage, eine 4'-Pfeife (4-Fuß-Pfeife) eine Oktave höher, eine 16'-Pfeife (16-Fuß-Pfeife) eine Oktave tiefer. Ist das 8'-Register gezogen (geschaltet), erklingt beim Druck auf die tiefste c-Taste ("c1") die Pfeife mit der Tonhöhe c1. Ist auch das 4'-Register gezogen, ertönt auch der Ton c2 usw.

Prinzipiell gibt es bei diesem Bauprinzip zu jeder Taste mindestens eine Pfeife pro Register. Über ggf. vorhandene Koppeln können Klaviaturen miteinander verbunden, so dass z.B. die dem zweiten Manual zugeordneten Pfeifen auch erklingen, wenn auf dem ersten Manual gespielt wird. Verwendet werden auch "Transmissionen", welche einige einem Manual zugeordnete Pfeifen durch zusätzliche Ventile auch in anderen Manualen nutzbar machen. Bekannt sind auch Koppeln, die innerhalb eines Werks eingesetzt werden, um zusätzliche Töne zu betätigen, beispielsweise im Oktavabstand.

Im Laufe der Entwicklung des Orgelbaus wurden unterschiedliche Systeme entwickelt, die die Verbindung zwischen Taste und Pfeife mit elektromagnetischen oder pneumatischen Mitteln bewerkstelligen, oder mechanische, pneumatische und/oder elektrische Trakturen miteinander kombinieren (weil z.B. mehrere mechanisch gekoppelte Manuale nur noch mit großem Kraftaufwand zu spielen sind). Das Grundprinzip bei den bekannten Systemen liegt in der festen Zuordnung von Taste und Register einerseits und Pfeife andererseits.

Die Konstruktion einer solchen Orgel ist sehr aufwändig und enthält viele Pfeifen in mehrfacher Ausführung. So enthält das System der 3 beispielsweise die als c2 klingende Pfeife sowohl im 8'-Register des Tons c2 als auch im 4'-Register des Tons c1. Es wurden Systeme entwickelt, deren Ziel es war, auch mit geringerem Aufwand ähnliche Klangfülle zu schaffen. So sind bei so genannten Multiplex-Orgeln die Pfeifen einzeln über je ein Tonventil ansteuerbar und statt Registern werden so genannte Auszüge aus Pfeifenreihen geschaltet, deren Tonumfang über den der Klaviaturen hinausreicht. Solche Multiplexsysteme (im englischen Sprachraum auch als "unit"-Systeme bezeichnet) steuern bei Betätigung einer Taste unterschiedliche Pfeifen einer Pfeifenreihe an, je nachdem, welches Register geschaltet ist. So können z.B. die Oktavlagen 16', 8' und 4' durch Auszüge aus der Pfeifenreihe gebildet werden.

4 zeigt ein Schema einer solchen Multiplex-Orgel. Beim Druck auf die Taste c2 wird bei geschaltetem 8'-Register die Pfeife c2 angesteuert. Ist das 4'-Register geschaltet, wird auch die c3-Pfeife angesteuert, über das 16'-Register die c1-Pfeife.

Bei solchen Multiplexorgeln kann es zu Konflikten kommen, wenn eine Pfeife auf unterschiedlichen Wegen angesteuert wird. Dabei kann ein so genanntes Tonloch entstehen, wenn eine Pfeife, die im Verlauf einer Tonfolge angespielt werden soll, nicht hörbar neu anspricht, weil ihr Tonventil bereits durch eine Auszugsschaltung geöffnet wurde. Im Schema der 4 würde diese Situation z.B. auftreten, wenn 4'- und 8'-Register geschaltet sind und die Taste c2 gehalten wird. In diesem Fall klingen die Pfeifen c2 und c3. Wird nun gleichzeitig z.B. auf einem anderen Manual eine Tonleiter von g2 bis g3 gespielt, scheint der Ton c3 beim Anspielen zu fehlen, weil beim Druck auf die Taste c3 die Pfeife c3 nicht neu anspricht, da sie bereits klingt.

Tonventile, die insofern aufgrund wenigstens zweier unterschiedlicher Tonanforderungen zur Öffnung angesteuert werden können, werden für die Zwecke des vorliegenden Textes auch als mehrfach traktierte Ventile bezeichnet. Der Begriff "Tonanforderung" an eine Pfeife wird verwendet, wenn sich aus entsprechenden Einstellungen am Spieltisch, Tastendrücken, Registerschaltungen etc. für die Pfeife ergibt, dass sie klingen soll. Der Begriff "Orgel" umfasst nicht nur die Anordnung der Pfeifen, sondern die Gesamtheit der Pfeifen, Register etc. und deren Ansteuerungseinheiten.

Das Konstruktionsprinzip bekannter elektronischer Steuerungssysteme besteht darin, Tasten- und Registerinformationen in einer Steuereinheit auszuwerten und daraus Steuersignale für Registerventile, Tonventile oder einzelne Pfeifen abzuleiten. Gegebenenfalls können eine Vielzahl von Registerkombinationen (Klangfarben) vor einer Aufführung abgespeichert ("gesetzt") und während des Spiels durch Knopfdruck abgerufen werden.

Das bekannte Prinzip elektronischer Orgelsteuerungssysteme wird anhand der 5 erläutert. Informationen über gedrückte Tasten an den Klaviaturen 220 und über geschaltete Register 240 werden am Spieltisch 340 zunächst über individuelle Kabel 320 einer Steuereinheit 100 zugeführt, die daraus Steuersignale z.B. für Registermagnete und Tonventile ableitet. Die so bestimmte Steuerinformation wird z.B. mit Hilfe eines elektronischen Multiplexers umgewandelt und seriell über die gemeinsame Datenleitung 104 zu der Schaltstufe 102 gesendet. Dort wird die seriell erhaltene Information z.B. mit Hilfe eines elektronischen Demultiplexers so umgewandelt, dass die für die einzelnen Ventile 160 bestimmte Information über individuelle Kabel 300 an die einzelnen Ventile 160 gegeben werden kann. Eine ähnliche Architektur wird in dem deutschen Gebrauchsmuster DE 88 03 302 U1 beschrieben, wobei hier als Datenleitung ein Lichtwellenleiter eingesetzt wird.

Der im Zusammenhang mit der Datenübertragung verwendete Begriff des elektronischen Multiplexers bzw. Demultiplexers ist nicht mit dem im Zusammenhang mit Orgeln verwendeten Begriff der Multiplex-Orgel zu verwechseln, die sich durch die mögliche Verwendung einer Pfeife für mehrere unterschiedliche Tonanforderungen auszeichnet.

Ein Verfahren zum Betreiben einer Pfeifenorgel mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 und eine Pfeifenorgel mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 12 sind aus DE 213077 C bekannt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Pfeifenorgel und eine Pfeifenorgel anzugeben, die auch bei Verwendung einzelner oder mehrerer Tonventile als mehrfach traktiertes Ventil das Auftreten von hörbaren Tonlöchern vermeiden.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Pfeifenorgel mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausgestaltungen gerichtet.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß Anspruch 1 zeichnet sich dadurch aus, dass bei einer Tonanforderung an ein Ventil, das aufgrund einer anderen Tonanforderung bereits geöffnet ist, dieses mehrfach traktierte Ventil für einen Unterbrechungszeitraum geschlossen und dann wieder geöffnet wird.

Wie ausgeführt, kann es zu einem Tonloch kommen, wenn eine Pfeife im Verlauf einer Tonfolge angespielt werden soll, deren Tonventil bereits aufgrund einer anderen Tonanforderung, z.B. durch eine Auszugsschaltung, geöffnet wurde. Es hat sich gezeigt, dass der akustische Eindruck eines Tonlochs nicht deswegen entsteht, weil der Ton nicht erklingen würde, sondern weil die charakteristische Anblasphase der Pfeife nicht hörbar wird, die je nach Bauart der Pfeife ein anderes Klangspektrum als der stationäre Ton besitzt und sogar mit einem besonderen Anblasgeräusch verbunden sein kann. Das erfindungsgemäße Verfahren verhindert das Tonloch, indem bei einer Kollision einer weiteren Tonanforderung mit einer bereits bestehenden Tonanforderung das entsprechende mehrfach traktierte Ventil für eine kurze Zeit geschlossen und dann wieder geöffnet wird. Dieses erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden auch als Tonlochmaskierung bezeichnet.

Durch das erfindungsgemäße Tonlochmaskierungsverfahren wird durch das kurzzeitige Schließen des mehrfach angesprochenen Tonventils und das darauf folgende Wiederöffnen eine Anblasphase erzeugt, wie sie entstehen würde, wenn der Ton das erste Mal angespielt werden würde. Das durch die Mehrfachnutzung einzelner Pfeifen und Ventile bei bekannten Lösungen auftretende Problem des Tonlochs wird durch das erfindungsgemäße Verfahren wirksam verhindert und der Klang der Orgel, insbesondere der durch mehrfach traktierte Ventile gesteuerten Pfeifen, wird für den Hörer deutlich verbessert.

Es hat sich gezeigt, dass ein kurzzeitiges Schließen eines mehrfach traktierten Ventils zwischen 40 ms und 70 ms eine neue Anblasphase gut hörbar macht. Liegt die Verschlusszeit im Bereich von 10 bis 100 ms, wird diese Anblasphase wahrgenommen, ohne dass jedoch die dadurch resultierende Verzögerung der gespielten Note als störend empfunden werden würde.

Die Verschlusszeit, die benötigt wird, um die neue Anblasphase hörbar zu machen, hängt von der Bauart und von der Tonhöhe der jeweiligen Pfeife ab. Obwohl sich Unterbrechungszeiträume länger als 10 ms, vorzugsweise länger als 40 ms, bzw. Unterbrechungszeiträume kürzer als 100 ms, vorzugsweise kürzer als 70 ms, als besonders günstig erwiesen haben, ist es von Vorteil, wenn der Unterbrechungszeitraum einstellbar ist. Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Unterbrechungszeiträume für die Tonventile unterschiedlicher Orgelpfeifen unterschiedlich lang eingestellt.

Eine erfindungsgemäße Pfeifenorgel, mit der das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Pfeifenorgel zur Tonlochmaskierung durchgeführt werden kann, weist insbesondere eine besonders ausgestaltete Steuerung auf. Die Steuerung dient dazu, aus am Spieltisch eingegebenen Informationen Steuersignale für die Tonventile zu erzeugen. Der Spieltisch kann dabei mehrere Klaviaturen (z.B. Manuale und Pedale) umfassen. Am Spieltisch eingegebene Informationen umfassen z.B. Informationen über gedrückte Tasten, geschaltete Register oder Auszüge und/oder eingestellte Koppeln.

Die erfindungsgemäß insbesondere zur Tonlochmaskierung ausgestaltete Pfeifenorgel weist eine Steuerung auf, die derart ausgestaltet ist, dass sie bei einer Tonanforderung an ein Ventil, das bereits aufgrund einer anderen Tonanforderung geöffnet ist, dieses mehrfach traktierte Ventil für einen Unterbrechungszeitraum schließt und dann wieder öffnet. Die Vorteile, die sich bei einer solchen erfindungsgemäßen Pfeifenorgel ergeben, wurden bereits oben mit Bezug zu dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Pfeifenorgel zur Tonlochmaskierung beschrieben.

Bei einer Weiterbildung dieser erfindungsgemäßen Pfeifenorgel sind die Tonventile elektrisch, vorzugsweise elektromagnetisch, piezoelektrisch oder elektropneumatisch ausgestaltet. Zur Schließung eines als mehrfach traktiertes Ventil verwendeten Tonventils wird bei einer solchen Ausführungsform während eines Unterbrechungszeitraums die Stromzufuhr zu dem mehrfach traktierten Ventil unterbrochen. Eine solche Ausgestaltung ist einfach zu realisieren und arbeitet funktionssicher.

Vorteilhafterweise ist die Steuerung einer erfindungsgemäßen Pfeifenorgel derart programmierbar, dass für die Tonventile unterschiedlicher Orgelpfeifen unterschiedlich lange Unterbrechungszeiträume einstellbar sind. Auf diese Weise lässt sich die erfindungsgemäße Tonlochmaskierung auf die unterschiedliche Bauart und Tonhöhe der einzelnen Pfeifen genau abstimmen, so dass die neue Anblasphase zur Verhinderung eines hörbaren Tonlochs optimal einstellbar ist.

Mit einer Ausgestaltung des Verfahrens gemäß Anspruch 5 bzw. mit einer Ausführungsform der Pfeifenorgel mit den Merkmalen des Anspruches 15 wird eine erhöhte Flexibilität und eine verbesserte Systemarchitektur ermöglicht.

Bei der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 5 werden die am Spieltisch der Pfeifenorgel eingegebenen Informationen über wenigstens einen Datenbus an entfernte Empfängereinheiten gesendet. Die am Spieltisch der Pfeifenorgel eingegebenen Informationen umfassen z.B. Informationen über gedrückte Tasten, geschaltete Register, Auszüge oder eingestellte Koppeln. Die Empfängereinheiten werden im vorliegenden Text als "entfernt" bezeichnet, wenn sie nicht im oder am Spieltisch angeordnet sind, sondern z.B. in der Nähe der Pfeifen.

Dabei werden über den wenigstens einen Datenbus direkt die am Spieltisch eingegebenen Informationen übermittelt, ohne dass sie zuvor z.B. durch einen elektronischen Multiplexprozess umgewandelt werden müssten.

Die Empfängereinheiten sind dabei mit Ton- und/oder Registerventilen verbunden. Vorzugsweise ist einer Empfängereinheit jeweils eine Gruppe von Pfeifen zugeordnet, insbesondere die Pfeifen jeweils einer Windlade.

Die einzelnen Empfängereinheiten bestimmen bei dieser Ausgestaltung aus der Gesamtheit der übermittelten Informationen individuell, ob Ventile, die mit der jeweiligen Empfängereinheit verbunden sind, zu öffnen oder zu schließen sind. Ist dies der Fall, wird außerdem individuell bestimmt, welche der Ventile der jeweiligen Empfängereinheit angesteuert werden müssen. Schließlich steuern die Empfängereinheiten aufgrund dieser Bestimmung die Ventile zu deren Öffnung oder Schließung an.

Die Information über gedrückte Tasten, geschaltete Register etc. wird bei dieser Ausgestaltung über wenigstens einen Datenbus gesendet. Die Information kann von beliebig vielen Empfängereinheiten in der Orgel ausgewertet werden und steht allen Empfängereinheiten zur Verfügung. Welche Pfeife oder welches Register im Bereich der jeweiligen Empfängereinheit angesteuert wird, errechnet jede einzelne Empfängereinheit individuell aus den Register- und Tasteninformationen, die ihr über den Datenbus zur Verfügung stehen. Weil alle Tasten- und Registerinformationen an alle Empfängereinheiten übertragen werden, kann jede beliebige Pfeife jeder beliebigen Taste und Registerschaltung zugeordnet werden.

Zusätzlich zu den Ton- und/oder Registerventilen können auch andere Aktuatoren, z.B. für Schweller, Tremulanten oder Perkussionsinstrumente, über den Datenbus angesprochen werden und einzelnen Empfängereinheiten zugeordnet werden.

Die einzelnen Empfängereinheiten sind z.B. jeweils einer Windlade oder Pfeifenreihe zugeordnet. Idealerweise verwendet das Verfahren ein System, das derart ausgestaltet ist, dass vieladrige Kabelverbindungen zwischen Ventilen und Empfängereinheiten möglichst kurz gehalten werden und die langen Distanzen zwischen den verschiedenen Einheiten der Orgel durch den wenigstens einen Datenbus überbrückt werden.

Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich also durch eine dezentrale Auswertung von Tasten- und Registerinformationen aus. Dadurch ist es z.B. auch möglich, aus Auszügen verschiedener, gegebenenfalls auch räumlich getrennter Pfeifenreihen und Werke neue Register zu definieren oder baulich vorhandene Register in einzelnen Tonlagen durch Pfeifen aus anderen Registern zu ergänzen. Beliebige Übergänge zwischen Pfeifenreihen unterschiedlicher Bauart können geschaffen werden, die nur in bestimmten Lagen in ihrem Klangcharakter zueinander passen. Die Übergangspunkte können je nach Anforderung jederzeit geändert werden und bei der Intonation der klanglichen Entwicklung der Register angepasst werden, also z.B. bei der Abstimmung nach der baulichen Fertigstellung der Orgel.

Das beschriebene Verfahren bietet einen erheblichen Zugewinn an Flexibilität und Gestaltungsmöglichkeiten für den Orgelbauer und Intonateur. Eine Änderung der Pfeifenkonfiguration durch unkomplizierten Software-Update der Empfängereinheiten ermöglicht einfache Klangkorrekturen.

Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Übertragung insbesondere der Informationen über am Spieltisch gedrückte Tasten und am Spieltisch geschaltete Register über denselben Datenbus vorgenommen. Zwischen dem Spieltisch und den Empfängereinheiten ist dabei nur eine Datenbusverbindung notwendig.

Bei einer anderen einfachen und übersichtlichen Ausgestaltung werden die Informationen über am Spieltisch gedrückte Tasten über einen ersten Datenbus und die Informationen über am Spieltisch geschaltete Register über einen zweiten Datenbus übertragen. Weitere Datenbusse, die sinnvollen gemeinsamen Einheiten zugeordnet sind (z.B. über eingestellte Koppeln oder Auszüge) können ebenfalls vorgesehen sein. Ansonsten werden diese Informationen über den ersten und/oder den zweiten Datenbus mit übertragen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die in den Empfängereinheiten durchgeführte Bestimmung ob, bzw. welche Ton- und/oder Registerventile, die mit dieser Empfängereinheit verbunden sind, angesteuert werden sollen, aufgrund eines Regelsatzes. Dieser Regelsatz wird vorzugsweise bei der Intonation in einen Speicher der jeweiligen Empfängereinheit einprogrammiert.

Während der Intonation des Instruments stimmt der Intonateur die Klangfarben der Pfeifen eines Registers und die Klangverhältnisse der Register untereinander ab. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Intonateur beispielsweise einen Laptop-Computer an eine ohnehin zum Einspeisen von Daten am Spieltisch vorhandene Schnittstelle anschließen und über eine textbasierte oder graphische Benutzeroberfläche den Regelsatz der einzelnen Empfängereinheiten ändern.

Vorzugsweise wird dazu derselbe Datenbus verwendet, der während des Betriebs der Orgel für die Übertragung der am Spieltisch eingegebenen Informationen an die Empfängereinheiten dient.

Prinzipiell können von den Empfängereinheiten mit dem Steuerungsverfahren des Anspruches 5 aus den am Spieltisch eingegebenen Informationen z.B über gedrückte Tasten und geschaltete Register die Anforderungen für die einzelnen Ventile bestimmt werden, ohne dass noch zusätzliche Registerventile notwendig wären.

Da die Empfängereinheiten je nach Programmierung sowohl Ton- als auch Registerventile steuern können, eignet sich diese Systemarchitektur aber auch zur Realisierung von Hybridorgeln, bei denen klassisch gebaute Ton- oder Registerkanzellenladen mit Windladen mit Einzeltonventilen kombiniert werden. Dadurch entsteht insbesondere der Vorteil, dass bereits bestehende Orgeln zur Vergrößerung des Klangvolumens ohne Eingriff in die gegebenenfalls nicht zu verändernde Architektur erweitert werden können. Dies kann z.B. aus Kostengründen oder Denkmalschutzgründen von Interesse sein, wenn eine bestehende Orgel in ihrer Substanz nicht verändert werden soll, obwohl ein größeres Klangvolumen wünschenswert wäre.

Eine Pfeifenorgel der Ausführungsform des Anspruches 15 umfasst eine Steuerung, die aus am Spieltisch eingegebenen Informationen Steuersignale für Ton- und/oder Registerventile erstellt. Die Steuerung umfasst mehrere entfernte, individuelle Empfängereinheiten, die mit Tonventilen oder Registerventilen zu deren Ansteuerung verbunden sind, wobei vorzugsweise einzelne Ventile in Gruppen zusammengefasst sind und eine Gruppe jeweils einer Empfängereinheit zugeordnet ist.

Jede Empfängereinheit weist eine Bestimmungseinrichtung auf, die aus übermittelten Informationen bestimmt, ob, und wenn ja, welche mit der jeweiligen Empfängereinheit verbundene Ton- und/oder Registerventile zu öffnen bzw. zu schließen sind.

Zusätzlich können den Empfängereinheiten noch andere Aktuatoren, z.B. für Schweller, Tremulanten oder Perkussionsinstrumente, zugeordnet sein, die ebenfalls mit Hilfe der über den Datenbus übermittelten Informationen gesteuert werden.

Zur Übermittlung dieser Informationen vom Spieltisch an die einzelnen Empfängereinheiten wird wenigstens ein Datenbus eingesetzt. Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Pfeifenorgel zeichnet sich also durch einen dezentralen Aufbau aus. Jede einzelne Empfängereinheit hat Zugriff auf alle am Spieltisch eingegebenen Daten und kann individuell bestimmen, ob sich aus diesen Informationen eine Tonanforderung an eines der mit ihr verbundenen Ton- und/oder Registerventile oder gegebenenfalls weiterer Aktuatoren ergibt.

Jede Empfängereinheit weist einen nichtflüchtigen Speicher auf, in dem Regelsätze abgelegt werden können, mit deren Hilfe die Empfängereinheit bestimmen kann, ob aus der ihr zur Verfügung gestellten Information über gedrückte Tasten und geschaltete Register eines der mit der Empfängereinheit verbundenen Ton- oder Registerventile geöffnet oder geschlossen werden muss.

Weitere Vorteile einer gemäß Anspruch 15 ausgestalteten Pfeifenorgel und vorteilhafte Ausgestaltungen davon ergeben sich aus den oben mit Bezug zu dem Verfahren des Anspruchs 5 aufgezeigten Vorteile und besonderen Ausgestaltungen.

Insbesondere bei der erfindungsgemäßen Tonlochmaskierung zeigen sich die Vorteile der dezentralen Systemarchitektur, da zentrale Steuereinheiten das Problem aufwerfen, dass die Komplexität des Steuerprogramms und der Bedarf an Rechenleistung und Speicherbedarf mit der Zahl der Manuale, Register und Pfeifen überlinear zunimmt.

Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Pfeifenorgel werden anhand der beiliegenden schematischen Figuren im Detail erläutert. Dabei zeigen:

1 die Stromzufuhr in Abhängigkeit der Zeit an einem elektromagnetischen Tonventil für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Tonlochmaskierung,

2 die Systemarchitektur einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Orgel,

3 das Schema einer Tonkanzellenmatrixanordnung des Standes der Technik,

4 ein Beispiel der Ansteuerung einer Multiplexorgel des Standes der Technik, und

5 die Systemarchitektur einer elektronisch gesteuerten Orgel des Standes der Technik.

In 1 ist die Stromzufuhr zu einem als mehrfach traktiertes Ventil eingesetzten Tonventil beispielhaft in Abhängigkeit der Zeit dargestellt, wobei es sich dabei um ein elektromagnetisch angesteuertes Ventil handelt. Zu einem Zeitpunkt t0 ergibt sich z.B. eine Tonanforderung an das betreffende Ventil aufgrund der Einstellung eines betreffenden Auszugs und eines entsprechenden Tastendrucks.

Beispielsweise sei das 4'-Register und das 8'-Register geschaltet ("gezogen") und zum Zeitpunkt t0 wird die Taste c2 gedrückt. In diesem Fall klingt die Pfeife c2 (weil das 8'-Register gezogen ist) aber auch die Pfeife c3 (weil das 4'-Register gezogen ist) . Im Folgenden wird das mehrfach traktierte Ventil der Pfeife c3 in diesem Prozess näher betrachtet.

Die Stromzufuhr zu dem Ventil der Pfeife c3 wird auf Grund dieser ersten Tonanforderung am Zeitpunkt t0 auf den Wert I1 eingestellt, bei dem es geöffnet ist. Zu einem Zeitpunkt t1 ergibt sich eine weitere Tonanforderung an dieses ausgewählte Ventil, z.B. weil eine Tonfolge gespielt wird, die den entsprechenden Ton umfasst. Beispielsweise wird auf einem anderen Manual die Tonleiter g2 bis g3 gespielt, die den Ton c3 umfasst. Um auch in dieser Tonfolge das typische Anblasgeräusch der entsprechenden Pfeife (hier der c3-Pfeife) hörbar zu machen, obwohl das Tonventil der Pfeife bereits geöffnet ist, wird automatisch zunächst für einen Zeitraum &Dgr;t die Stromzufuhr an dieses mehrfach traktierte Ventil unterbrochen, so dass das Ventil geschlossen wird. Der Unterbrechungszeitraum &Dgr;t wird z.B. zwischen 40 und 70 ms gewählt.

Nach Ablauf des Unterbrechungszeitraums wird die Stromzufuhr an das entsprechende mehrfach traktierte Ventil (hier der Pfeife c3) wieder auf I1 hochgesetzt, so dass das Tonventil wieder geöffnet ist und die Pfeife klingt.

Aufgrund der Kürze des Unterbrechungszeitraums &Dgr;t entsteht für den Hörer keine hörbare Unterbrechung oder Verzögerung. Andererseits wird dennoch das typische Anblasgeräusch der entsprechenden Pfeife in der Tonfolge hörbar.

Das bei Multiplexorgeln, bei denen mehrere Tonanforderungen an einzelne Pfeifen gegeben werden können, als unangenehm empfundene Tonloch auf Grund der fehlenden Anblasphase wird so vermieden.

2 zeigt die Systemarchitektur einer Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Orgel mit dezentralem Aufbau. Klaviaturen 22 und Register 24 empfangen Informationen über vom Spieler am Spieltisch 34 gedrückte Tasten und geschaltete Register. Über kurze Kabel 32 werden dieser Informationen an Sender 18, 20 geschickt. Diese Sender geben die Informationen gegebenenfalls in kodierter Form auf einen gemeinsamen Datenbus 26, über den die Empfänger 10 die Information über gedrückte Tasten oder geschaltete Register erhalten. Gegebenenfalls werden auf demselben Wege z.B. Informationen über gesetzte Koppeln oder Auszüge übermittelt. Die Gesamtheit der Sender 18, 20, des Datenbusses 26 und der Empfänger 10 bildet die Steuereinheit 28. Die einzelnen Empfänger 10 sind über kurze Kabel 30 mit den Ventilen 16 verbunden, die z.B. in Gruppen 36 zusammengefasst sein können, die jeweils einem einzelnen Empfänger 10 zugeordnet sind. Die Ventile einer Gruppe 36 gehören z.B. zu den Pfeifen einer Windlade. Einzelne, mehrere oder alle Tonventile 16 können z.B. als mehrfach traktierte Ventile im oben erläuterten Sinn genutzt werden und insofern auf unterschiedliche Tonanforderungen reagieren.

Mit der Bezugsziffer 38 ist eine Buchse bezeichnet, die das Signal, das über den Datenbus 26 übertragen wird, z.B. zu einem PC oder einer Speichereinrichtung ableiten kann bzw. dem Datenbus ein entsprechendes Signal zuführen kann.

Der Betrieb einer Orgel mit der erfindungsgemäßen Systemarchitektur wird am Beispiel der Signale von Tasten und Registern erläutert. Die Signale der Tasten (üblicherweise vermittelt durch einen Kontakt oder Sensor pro Taste) werden im Spieltisch 34 durch eine oder mehrere Senderbaugruppen 18 in digitale Daten umgewandelt. Ebenso werden die Informationen über aktive Register (manuell betätigt oder per Setzer abgerufen) in einer oder mehreren Senderbaugruppen 20 in digitale Daten umgewandelt. Die Daten werden über einen gemeinsamen seriellen Datenbus 26 übermittelt. Dazu ist z.B. das Midi-Protokoll geeignet, bei dem bei Betätigen einer Taste eine "note-on"-Message generiert wird und beim Loslassen der Taste eine "note-off"-Message. Alternativ kann auch periodisch mit hoher Wiederholrate der Zustand aller Tasten und Register als Bitmuster übertragen werden. Als Übertragungskanal eignen sich alle Arten von Schnittstellen, z.B. Verbindungen nach dem RS485-Standard. Ebenso können drahtgebundene (Ethernet) oder drahtlose paketbasierte Netzwerke, wie TCP/IP-Netze, verwendet werden.

Wird z.B. der Midi-Standard zur Übertragung von Noten und Registern genutzt, ist z.B. jede Note durch eine Zahl 0...127 identifiziert und jede Klaviatur durch einen Midi-Kanal 1...16. Register sind ebenfalls durch Noten oder Controller-Informationen dargestellt, die auf anderen Midi-Kanälen übertragen werden.

Typische Regeln, die im Empfänger definiert werden, geben z.B. abhängig von den geschalteten Registern an, auf welchem Midi-Kanal Noten empfangen werden sollen und mit welchem Schaltausgang eine bestimmte Note oder Notenbereiche verknüpft werden sollen.

Zur Umprogrammierung der Empfängereinheiten kann z.B. das Sysex-Protokoll des Midi-Standards verwendet werden. Zur Zuordnung der übertragenen Regeln zu einer bestimmten Empfängereinheit enthält jede Empfängereinheit eine individuelle Adresse, die beispielsweise durch Kodierschalter bei der Installation an der Empfängereinheit eingestellt werden. Ein entsprechendes Konfigurationsprogramm des Intonateurs ermöglicht es, eine oder mehrere Regelsätze auf einem oder mehreren durch ihre individuelle Adresse ausgewählten Empfängereinheiten zu ändern, indem Datenpakete über den allgemeinen Datenbus 26 gesendet werden. Diese Konfigurationsdatenpakete werden z.B. durch eine spezielle Kennung kenntlich gemacht, die von den Empfängereinheiten erkannt werden und die entsprechenden Datenpakete als "Nicht-Noten"-Pakete kennzeichnen. Die Empfängereinheiten verwenden solche Datenpakete zur Änderung der für sie zuständigen Regelsätze, die in den Speichereinheiten der einzelnen Empfängereinheiten abgelegt sind.

Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass z.B. an der Buchse 38 das Midi-Signal beim Spielen eines Orgelstückes abgegriffen und einem PC und/oder einer Speichereinrichtung zugeführt wird. Zu einem späteren Zeitpunkt kann dieses Signal z.B. ebenfalls über die Buchse 38 wieder in das System eingespielt werden und den Empfängereinheiten 10 zur Verfügung gestellt werden, so dass diese befähigt sind, die entsprechenden Tonanforderungen an die Ventile 16 zu bestimmen und zu veranlassen. Prinzipiell ist es damit möglich, ein vom Organisten zu einem Zeitpunkt eingespieltes Orgelstück zu einem späteren Zeitpunkt automatisch abspielen zu lassen. Dabei ist es auch möglich, dass der Spieltisch 34 und die Anordnung aus Empfängern 10 und Ventilen 16 an unterschiedlichen Orten aufgestellt sind und die Datenbusverbindung 26 unterbrochen ist. Zum späteren Abspielen eines Orgelstückes, das vom Organisten am Spieltisch 34 eingespielt wurde und über die Buchse 38 einer Speichereinrichtung zugeführt wurde, muss der Spieltisch 34 selbst bei dieser Verwendung dann nicht mehr eingesetzt werden.

Die dezentrale Organisation einer erfindungsgemäßen Pfeifenorgel zeichnet sich durch extreme Flexibilität aus, die der Einsatz dieser Steuerung ermöglicht. Es ist eine nahezu beliebige Zuordnung von Pfeifen zu Registern und Tasten möglich, ohne dass der Bedarf an Rechenleistung und Speicherplatz zu groß wird, wie es bei zentralen Steuereinheiten der Fall sein kann. Orgeln mit bereits vorhandener elektromechanischer Ventilbetätigung (z.B. elektromagnetisch, elektropneumatisch) können neu konzipiert, nachgerüstet oder umgebaut werden. Mechanisch konzipierte Orgeln können durch elektrisch betätigte Register erweitert oder durch teilweise Elektrifizierung neue Spielhilfen in mechanischen Orgeln implementiert werden.

Besonders vorteilhaft ist diese Systemarchitektur bei einem erfindungsgemäßen Verfahren und einer erfindungsgemäßen Pfeifenorgel einsetzbar, die die oben beschriebene erfindungsgemäße Tonlochmaskierung verwenden. Erkennt eine Empfängereinheit eine Kollision zwischen einer neuen Tonanforderung an eine der mit ihr verbundenen Pfeifen und einer bereits bestehenden Tonanforderung, durch die das Ventil dieser Pfeife bereits geöffnet ist, so veranlasst sie für einen vorbestimmte Unterbrechungszeitraum &Dgr;t die Schließung des entsprechenden Tonventils. Dazu wird von der zuständigen Empfängereinheit z.B. die Stromzufuhr zu einem elektromagnetisch betätigten Tonventil unterbrochen.

10
Empfängereinheit
16
Tonventil
18, 20
Sendereinheit
22
Klaviatur
24
Register
26
Datenbus
28
Steuerung
30, 32
Kabel
34
Spieltisch
36
Tonventile einer Windlade
38
Buchse
100
Steuereinheit
102
Schaltstufe
104
Multiplexdatenleitung
160
Tonventile
220
Klaviatur
240
Register
300, 320
Kabel
340
Spieltisch
t0
Zeitpunkt einer ersten Tonanforderung
t1
Zeitpunkt einer zweiten Tonanforderung
&Dgr;t
Unterbrechungszeitraum


Anspruch[de]
Verfahren zum Betreiben einer Pfeifenorgel mit mehreren Pfeifen, die über Tonventile angesprochen werden, wobei wenigstens eines der Tonventile als mehrfach traktiertes Ventil vorgesehen ist, das wenigstens auf Grund zweier unterschiedlicher Tonanforderungen zur Öffnung angesteuert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Tonanforderung an ein mehrfach traktiertes Ventil, das auf Grund einer anderen Tonanforderung bereits geöffnet ist, das mehrfach traktierte Ventil für einen Unterbrechungszeitraum (&Dgr;t) geschlossen und dann wieder geöffnet wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterbrechungszeitraum (&Dgr;t) länger als 10 ms, vorzugsweise länger als 40 ms ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterbrechungszeitraum (&Dgr;t) kürzer als 100 ms, vorzugsweise kürzer als 70 ms ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterbrechungszeitraum (&Dgr;t) für die Tonventile unterschiedlicher Orgelpfeifen unterschiedlich lang eingestellt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem

– am Spieltisch (34) der Pfeifenorgel eingegebene Informationen über wenigstens einen Datenbus (26) an entfernte Empfängereinheiten (10) gesendet werden, die mit Tonventilen und/oder Registerventilen zu deren Ansteuerung verbunden sind,

– die Empfängereinheiten (10) aus den übermittelten Informationen individuell bestimmen, ob – und wenn ja – welche der mit der jeweiligen Empfängereinheit (10) verbundenen Tonventile (16) und/oder Registerventile zu öffnen bzw. zu schließen sind, und

– die Empfängereinheiten (10) auf Grundlage dieser Bestimmung eines oder mehrere Tonventile (16) und/oder Registerventile zu deren Öffnung oder Schließung ansteuern.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem eine Empfängereinheit (10) jeweils mit den Ton- und/oder Registerventilen einer Gruppe (36) von Pfeifen, insbesondere den Pfeifen einer Windlade, zu deren Ansteuerung verbunden ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem derselbe Datenbus (26) zur Übertragung der Informationen an die Empfängereinheiten (10) insbesondere über am Spieltisch (34) gedrückte Tasten und am Spieltisch (34) geschaltete Register eingesetzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem Information über am Spieltisch gedrückte Tasten über einen ersten Datenbus und Information über am Spieltisch geschaltete Register über einen zweiten Datenbus übertragen werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem der Bestimmungsschritt innerhalb der einzelnen Empfängereinheiten (10) auf der Basis jeweils eines Regelsatzes erfolgt, der, vorzugsweise bei der Intonation, in einen vorzugsweise nicht-flüchtigen Speicher der jeweiligen Empfängereinheit einprogrammiert wird. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Programmierung der Speicher der Empfängereinheiten (10) über den gleichen Datenbus (26) vorgenommen wird, über den die am Spieltisch (34) eingegebenen Informationen an die Empfängereinheiten (10) übermittelt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei dem einer oder mehreren Empfängereinheiten zusätzlich zu den Tonventilen und/oder Registerventilen andere Aktuatoren, insbesondere für Schweller, Tremulanten und/oder Perkussionsinstrumente, zugeordnet sind und die Empfängereinheiten aus den übermittelten Informationen zusätzlich bestimmen, ob einer oder mehrere dieser Aktuatoren zu betätigen sind, und auf Grundlage dieser Bestimmung betätigen. Pfeifenorgel mit

– mehreren Pfeifen, die über Tonventile (16) angesprochen werden,

– einer Steuerung (28), die aus am Spieltisch (34) eingegebenen Informationen Steuersignale für die Tonventile (16) erzeugt,

– wobei wenigstens eines der Tonventile (16) als mehrfach traktiertes Ventil vorgesehen ist, das auf Grund wenigstens zweier sich aus am Spieltisch (34) eingegebenen Informationen ergebender unterschiedlicher Tonanforderungen zur Öffnung angesteuert werden kann,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Steuerung (28) derart ausgestaltet ist, dass sie bei einer Tonanforderung an ein mehrfach traktiertes Ventil, das bereits auf Grund einer anderen Tonanforderung geöffnet ist, das mehrfach traktierte Ventil für einen Unterbrechungszeitraum (&Dgr;t) schließt und dann wieder öffnet.
Pfeifenorgel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Tonventile (16) elektrisch, vorzugsweise elektromagnetisch, piezoelektrisch oder elektropneumatisch, betrieben werden und zur Schließung eines mehrfach traktierten Ventils während eines Unterbrechungszeitraumes (&Dgr;t) die Stromzufuhr zu dem mehrfach traktierten Ventil unterbrochen wird. Pfeifenorgel nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (28) derart programmierbar ist, dass für die Tonventile unterschiedlicher Orgelpfeifen unterschiedlich lange Unterbrechungszeiträume (&Dgr;t) einstellbar sind. Pfeifenorgel nach einem der Ansprüche 12 bis 14, mit einer Steuerung (28), die aus am Spieltisch (34) eingegebenen Informationen Steuersignale für Tonventile (16) und/oder Registerventile erstellt, wobei die Steuerung folgendes umfasst:

– mehrere entfernte, individuelle Empfängereinheiten (10), die mit Tonventilen (16) und/oder Registerventilen zu deren Ansteuerung verbunden sind, wobei jede Empfängereinheit (10) eine Bestimmungseinrichtung umfasst, die aus übermittelten Informationen bestimmt, ob und wenn ja, welche der mit der jeweiligen Empfängereinheit (10) verbundenen Tonventile (16) und/oder Registerventile zu öffnen bzw. zu schließen sind, und

– wenigstens einen Datenbus (26), der die am Spieltisch (34) eingegebenen Informationen an die Empfängereinheiten (10) übermittelt.
Pfeifenorgel nach Anspruch 15, bei der eine Empfängereinheit (10) jeweils mit den Ton- und/oder Registerventilen einer Gruppe (36) von Pfeifen, vorzugsweise den Pfeifen einer Windlade, zu deren Ansteuerung verbunden ist. Pfeifenorgel nach einem der Ansprüche 15 oder 16, mit einem ersten Datenbus zur Übertragung der Information über am Spieltisch gedrückte Tasten an die Empfängereinheiten und einem zweiten Datenbus zur Übertragung der am Spieltisch geschalteten Register an die Empfängereinheiten. Pfeifenorgel nach einem der Ansprüche 15 oder 16, bei dem insbesondere die am Spieltisch (34) eingegebenen Informationen über gedrückte Tasten und geschaltete Register über denselben Datenbus (26) an die Empfängereinheiten (10) übertragen werden. Pfeifenorgel nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei der jede Empfangseinheit (10) einen, vorzugsweise nicht-flüchtigen, Speicher umfasst. Pfeifenorgel nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei der die Steuerung (28) zusätzlich zu den Steuersignalen für Tonventile (16) und/oder Registerventile Steuersignale für andere Aktuatoren, insbesondere für Schweller, Tremulanten und/oder Perkussionsinstrumente, erstellt, die mit den Empfängereinheiten verbunden sind um von diesen angesteuert zu werden, wobei die Bestimmungseinrichtungen derjenigen Empfängereinrichtungen, die mit zusätzlichen Aktuatoren verbunden sind, ausgestaltet sind, aus den übermittelten Informationen zu bestimmen, ob und wenn ja, welche der mit der jeweiligen Empfängereinheit verbundenen zusätzlichen Aktuatoren zu betätigen sind. Pfeifenorgel nach einem der Ansprüche 12 bis 20, bei der die Tonventile (16) elektrisch, vorzugsweise elektromagnetisch, piezoelektrisch oder elektropneumatisch, betrieben werden.






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