專利名稱：樂音發(fā)生設(shè)備、樂音發(fā)生方法和執(zhí)行方法的程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及樂音發(fā)生設(shè)備，讀出在波形數(shù)據(jù)中取樣并存儲(chǔ)的樂音波形數(shù)據(jù)的方法，根據(jù)波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生樂音的方法，和執(zhí)行方法的程序。
上述的常規(guī)波形表樂音發(fā)生器，有時(shí)在低于樂音發(fā)生器系統(tǒng)的原始取樣頻率的頻率下，具體地說，是在低于從波形存儲(chǔ)器讀出樂音波形數(shù)據(jù)而產(chǎn)生樂音的頻率下，取樣樂音，以減少波形存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。以下，樂音發(fā)生器系統(tǒng)的原始取樣頻率叫做“取樣頻率”，而取樣樂音產(chǎn)生樂音的頻率叫做“記錄取樣頻率”。注意，引入術(shù)語“記錄取樣頻率”的意思不僅是指直接記錄或取樣樂音的頻率，也指再取樣已經(jīng)取樣的樂音的頻率，即下載取樣的頻率。
記錄取樣頻率相當(dāng)于秒單位時(shí)間(一秒鐘)的樂音波形取樣數(shù)(形成樂音波形數(shù)據(jù)的波形取樣數(shù))，因此，隨著記錄取樣頻率下降，存儲(chǔ)的樂音波形數(shù)據(jù)減少。這就減少了存儲(chǔ)樂音波形數(shù)據(jù)所需的波形存儲(chǔ)器的數(shù)量。
但是，按取樣原則，記錄取樣頻率確定再現(xiàn)樂音頻率的上限(等于記取樣頻率的一半)，假設(shè)記錄取樣頻率是16KHz，那么，再現(xiàn)樂音頻率的上限是8KHz。換句話說，當(dāng)保持低記錄取樣頻率時(shí)，那么再現(xiàn)樂音就會(huì)失去它的高次諧波分量，造成再現(xiàn)樂音的質(zhì)量損壞。
為達(dá)到上述的目的，按本發(fā)明的第一方案，提供一種樂音發(fā)生設(shè)備，它包括波形存儲(chǔ)器，它存儲(chǔ)在低于樂音發(fā)生設(shè)備的原始取樣頻率的記錄取樣頻率記錄下，取樣頻率取樣樂器的樂音而獲得的樂音波形數(shù)據(jù)；樂音發(fā)生器，它在讀出樂音波形數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生樂音，樂音發(fā)生器包括移相器、幅度調(diào)節(jié)器和加法器，移相器，按低于一半記錄取樣頻率的預(yù)定頻率，按正方向，相移包括在讀出樂音波形數(shù)據(jù)中的全部頻率分量，幅度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)由移相器移相的頻率分量而形成的樂音波形數(shù)據(jù)的幅度，加法器把幅度調(diào)節(jié)過的樂音波形數(shù)據(jù)和讀出的樂音波形數(shù)據(jù)加到一起。
按本發(fā)明第一方案，從波形存儲(chǔ)器讀出的樂音波形數(shù)據(jù)中包括的全部頻率分量按正方向或增大的方向，按低于一半記錄取樣頻率的預(yù)定頻率相移。截去相移后的頻率中低于一半記錄取樣頻率的頻率。調(diào)節(jié)已截去頻率分量后的樂音波形數(shù)據(jù)的幅度。幅度調(diào)節(jié)過的樂音波形數(shù)據(jù)加到讀出的樂音波形數(shù)據(jù)。簡單的說，在取樣頻率或低于一半取樣頻率的現(xiàn)存頻率的基礎(chǔ)上，能大致恢復(fù)在記錄取樣頻率下取樣樂器的樂音時(shí)失去的高于一半取樣頻率的頻率分量。這就有可能產(chǎn)生更真實(shí)的樂音。
移相器最好包括信號發(fā)生器，乘法器和截去器，信號發(fā)生器產(chǎn)生低于一半取樣頻率的預(yù)定頻率的正弦波信號，乘法器用讀出的樂音波形數(shù)據(jù)乘以所產(chǎn)生的正弦波信號，截去器截去乘以低于一半取樣頻率的頻率所產(chǎn)生的乘積頻率。
取樣的樂器的樂音最好有非線性的頻譜。
最好按取樣樂音的樂器確定預(yù)定頻率。
樂音發(fā)生設(shè)備還包括選擇器，選擇器，它選擇在幅度調(diào)節(jié)過的樂音波形數(shù)據(jù)加讀出的樂音波形數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的樂音波形數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生樂音，或者，在幅度調(diào)節(jié)過的樂音波形數(shù)據(jù)不加讀出的樂音波形數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的樂音波形數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上產(chǎn)生樂音。
選擇器最好能在樂音有線性頻譜的情況下操作，選擇在幅度調(diào)節(jié)過的樂音波形數(shù)據(jù)加讀出的樂音波形數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的樂音波形數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的樂音。
為了達(dá)到上述的目的，按本發(fā)明第二方案，提供樂音發(fā)生方法，包括從波形存儲(chǔ)器讀出樂音波形數(shù)據(jù)的步驟，波形存儲(chǔ)器存儲(chǔ)在低于產(chǎn)生樂音的取樣頻率的記錄取樣頻率下，通過取樣樂器的樂音所獲得的樂音波形數(shù)據(jù)；樂音產(chǎn)生步驟，在讀出樂音波形數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生樂音，樂音產(chǎn)生步驟包括按低于一半記錄取樣頻率的預(yù)定頻率，按正方向，相移包括在讀出樂音波形數(shù)據(jù)中的全部頻率分量的步驟，調(diào)節(jié)用相移頻率分量形成的樂音波形數(shù)據(jù)的幅度的步驟，幅度調(diào)節(jié)過的樂音波形數(shù)據(jù)和讀出樂音波形數(shù)據(jù)加在一起的步驟，和在相加結(jié)果基礎(chǔ)上產(chǎn)生樂音的步驟。
為了達(dá)到上述的目的，按本發(fā)明第三方案，提供用計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述樂音產(chǎn)生方法的程序。
按本發(fā)明第三方案，能達(dá)到按本發(fā)明第一方案相同的有利效果。
通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述的和其他的目的，特征，和優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚。
圖7A到7D是為了恢復(fù)失去的頻率分量，取樣的或現(xiàn)存的頻率分量部分(2KHz到8KHz)進(jìn)行信號處理所獲得的結(jié)果的示意圖，它們分別對應(yīng)圖6A到6D的頻譜。
首先參見

圖1，圖1是應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的樂音發(fā)生設(shè)備的網(wǎng)狀耳機(jī)的總配置框圖。
如圖所示，控制部分1包括CPU，ROM，和RAM，CPU控制網(wǎng)狀耳機(jī)的的總操作，ROM存儲(chǔ)由CPU執(zhí)行的控制程序，各種表數(shù)據(jù)，和RAM暫時(shí)存儲(chǔ)用于顯示呼入曲調(diào)的執(zhí)行數(shù)據(jù)，例如，MIDI(樂器數(shù)字式界面)格式中的執(zhí)行數(shù)據(jù)，各種輸入信息，操作結(jié)果等等。
連接到控制部分1的操作/輸入部分2包括有10個(gè)鍵的鍵盤和輸入各個(gè)信息段的操作件，顯示部分3包括例如彩色液晶顯示器(LCD)和發(fā)光二極管音頻CODEC5把模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字式信號，之后，壓縮數(shù)字式信號，并逆向完全寫出壓縮的數(shù)字式音頻信號，之后，完全寫出的壓縮數(shù)字式音頻信號轉(zhuǎn)換成模擬的音頻信號。通信部分4調(diào)制從音頻CODEC5輸出的信號，之后，調(diào)制過的信號經(jīng)天線7發(fā)送到中繼站(沒畫)，并經(jīng)天線7接收從中繼站發(fā)送來的信號，并解碼信號，解碼后的信號輸出到音頻CODEC5，波形表樂音發(fā)生器6包括音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(波形存儲(chǔ)器)以后叫做樂音發(fā)生器6，它從音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀出要求的樂音波形數(shù)據(jù)，并對樂音波形數(shù)據(jù)執(zhí)行各種處理，以形成數(shù)字式樂音信號，之后，形成的數(shù)字式樂音信號用DAC(數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換成模擬信號，然后輸出模擬信號。
連接到音頻CODEC5的喇叭8將從音頻CODEC5輸出的模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成聲音，話筒9將聲音轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號。
連接到波形表樂音發(fā)生器6的喇叭10將從波形表樂音發(fā)生器6輸出的模擬樂音信號轉(zhuǎn)換成聲音。
波形表樂音發(fā)生器6是本發(fā)明的主要特征，特別是用波形表樂音發(fā)生器6執(zhí)行樂音發(fā)生處理是本發(fā)明的主要特征。執(zhí)行樂音發(fā)生處理的前提是，必須在低于取樣頻率的記錄取樣頻率取樣樂音，以形成樂音波形數(shù)據(jù)，和將樂音波形數(shù)據(jù)寄存在音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。注意，如上所述，本實(shí)施例中引用的“取樣頻率”是指波形表樂音發(fā)生器6的原始取樣頻率，而“記錄取樣頻率”是指將樂音取樣以產(chǎn)生樂音波形數(shù)據(jù)的頻率。而且，術(shù)語“記錄取樣頻率”不只是包括直接記錄或取樣樂音的頻率，還包括對已經(jīng)取樣的樂音再取樣(下載已取樣的樂音)的頻率。以下將描述從取樣樂音到將樂音波形數(shù)據(jù)寄存到音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的順序，即，音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的配備工藝。
圖2顯示出音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器配備工藝的流程圖。該工藝在個(gè)人計(jì)算機(jī)上執(zhí)行。
如圖所示，首先，進(jìn)行樂音波形取樣，即執(zhí)行樂音取樣(步驟S1)圖3是描述步驟S1中的樂音波形取樣操作的示意圖。圖3顯示出用個(gè)人計(jì)算機(jī)100提取鈸音波形樣的方法。
如圖所示，首先，用棒打擊鈸，產(chǎn)生鈸音，然后用話筒101將鈸音轉(zhuǎn)換成模擬樂音信號。
用只通過不高于頻率Wfs/2的頻率分量的LPF(低通濾波器)102，從模擬樂音信號中除去高于頻率Wfs/2的頻率分量。除去高于頻率Wfs/2的頻率分量的原因是，在不能再現(xiàn)高于頻率Wfs/2的頻率的波形表樂音發(fā)生器6中不需要高于頻率Wfs/2的頻率。
然后，用A/D轉(zhuǎn)換器103在記錄取樣頻率Wfs下操作，將從LPF102輸出的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字式樂音信號，之后，數(shù)字式樂音信號存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(例如，RAM)104中。
當(dāng)進(jìn)行上述工藝超過預(yù)定的時(shí)間周期，例如，1秒鐘時(shí)，相當(dāng)于頻率Wf的樂音波形取樣數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器104中。該樂音波形取樣組形成樂音波形數(shù)據(jù)。
注意，多種音色樂音波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，并寄存除鈸以外的其他樂器的樂音波形數(shù)據(jù)，如上所述，用相同的方法只需要取它的樂音波形樣。
參見圖2，在步驟S1中通過取樣獲得的樂音波形數(shù)據(jù)在步驟S2中進(jìn)行處理/編輯。處理/編輯過程包括例如，消除零電平(或低-電平)波形樣品，和調(diào)節(jié)樂音波形數(shù)據(jù)的幅度。
然后，在步驟S2中處理/編輯的樂音波形數(shù)據(jù)，在步驟S3中寄存在音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。
圖4顯示出音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的內(nèi)存印象圖。本實(shí)施例中，一種音色的音色數(shù)據(jù)由基本音色數(shù)據(jù)和樂音波形數(shù)據(jù)構(gòu)成。由于音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器允許進(jìn)入多種音色數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在它的開始地址，用于轉(zhuǎn)換音色編號(No)(例如，GM(總MIDI)系統(tǒng)格式中的顏色編號)的轉(zhuǎn)換表存儲(chǔ)到對應(yīng)音色編號的基本音色區(qū)中的開始地址。
一種音色的基本音色數(shù)據(jù)包括音色名，基本音色數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)長度，記錄取樣頻率Wfs，指示對應(yīng)的樂音波形數(shù)據(jù)的開始地址的波形開始地址，指示存儲(chǔ)用于循環(huán)讀出的樂音波形數(shù)據(jù)的一部分的區(qū)域的開始地址的波形循環(huán)開始地址，指示用于循環(huán)讀出的該區(qū)域的終止地址的波形循環(huán)終止地址，用于確定樂音波形數(shù)據(jù)的包絡(luò)的包絡(luò)數(shù)據(jù)。
本實(shí)施例中，基本音色數(shù)據(jù)和對應(yīng)的樂音波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在各個(gè)不同的區(qū)域，而且，基本音色數(shù)據(jù)包括指示存儲(chǔ)對應(yīng)的樂音波形數(shù)據(jù)的區(qū)域范圍的數(shù)據(jù)，例如，波形開始地址和波形終止地址。但是，假設(shè)樂音波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緊隨對應(yīng)的基本音色數(shù)據(jù)之后的位置中，那么，可以從包括在基本音色數(shù)據(jù)中的音色數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)長度計(jì)算出樂音波形數(shù)據(jù)的開始地址，而且，樂音波形數(shù)據(jù)的終止地址是緊靠下一個(gè)音色數(shù)據(jù)的基本音色數(shù)據(jù)的開始地址前面的地址，該開始地址可以從用于將音色編號(No)轉(zhuǎn)換到開始地址的所述的轉(zhuǎn)換表檢索到，所述的轉(zhuǎn)換表以下叫做“音色編號/開始地址轉(zhuǎn)換表”。因此，在這種情況下，可以從基本音色數(shù)據(jù)中去除波形開始地址和波形終止地址。
步驟S3中寄存的音色數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)器104中存儲(chǔ)的樂音波形數(shù)據(jù)，寄存在音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，樂音波形數(shù)據(jù)適用于圖4所示的音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的格式。更具體地說，樂音波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，同時(shí)，產(chǎn)生對應(yīng)的基本音色數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在基本音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中。而且，在基本音色數(shù)據(jù)的開始地址存儲(chǔ)在音色編號/開始地址轉(zhuǎn)換表的對應(yīng)位置中。
注意，在該音色數(shù)據(jù)寄存中，在個(gè)人計(jì)算機(jī)100的存儲(chǔ)器中界定其容量等于圖4所示的音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量的預(yù)定區(qū)，所述的存儲(chǔ)器可以是存儲(chǔ)器104，但是在這種情況下，該預(yù)定區(qū)必須與存儲(chǔ)樂音波形數(shù)據(jù)的區(qū)域不同。而且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器104中的樂音波形數(shù)據(jù)應(yīng)寄存在預(yù)定的區(qū)域內(nèi)。
在后面的步驟S4中，要確定要取樣的波形樣品中是否有其他音色的樂音。如果有，步驟返回到步驟S1，再開始波形取樣。另一方面，如果沒有，程序進(jìn)入步驟S5。
在步驟S5，用例如ROM，在音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器上形成與上述的存儲(chǔ)器的預(yù)定區(qū)域中寄存的音色數(shù)據(jù)有相同內(nèi)存印象圖的音色數(shù)據(jù)。
以下將首先參見圖5和圖6A到6D描述用有上述結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀耳機(jī)執(zhí)行控制處理的輪廓，然后將作詳細(xì)描述。
按本實(shí)施例的網(wǎng)狀耳機(jī)中，為了減少音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量，在低于取樣頻率的記錄取樣頻率取樣樂音波形，這樣獲得的樂音波形樣品的波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。當(dāng)產(chǎn)生(再現(xiàn))樂音時(shí)，從音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀出對應(yīng)的樂音波形樣品，并在其上對各種信號進(jìn)行處理，以產(chǎn)生樂音信號。本發(fā)明的特征是，在樂音波形取樣時(shí)失去的高于一半記錄取樣頻率的頻率分量，在存儲(chǔ)的已取樣的樂音波形基礎(chǔ)上，可以大致恢復(fù)原始的頻率分量，由此產(chǎn)生更真實(shí)的樂音。
更具體地說，讀出的樂音波形樣品乘以表示有記錄取樣頻率Whs一半的頻率(Whs/2)的正弦波的數(shù)字式數(shù)據(jù)，以改變樂音波形樣品的頻譜，以使0-Whs/2的頻譜范圍相移到Whs/2-Whs的范圍，相移后，只取樣Whs/2-Whs范圍中的樣品，樣品經(jīng)電平調(diào)節(jié)，電平調(diào)節(jié)過的頻率分量用于代替取樣失去的Whs/2-Whs范圍中的頻率分量。在Whs/2-Whs范圍中的失去頻譜和取樣的或現(xiàn)存的0-Whs/2的頻譜范圍之間進(jìn)行校正，因此，當(dāng)在取樣的或現(xiàn)存的0-Whs/2頻率分量基礎(chǔ)上產(chǎn)生頻率分量在Whs/2-Whs范圍的樂音。所產(chǎn)生的頻率分量在Whs/2-Whs范圍的頻譜大致靠近失去的在Whs/2-Whs范圍的頻率分量的頻譜。
然后，以上產(chǎn)生的在Whs/2-Whs范圍的頻率分量的波形樣品加到讀出的樂音波形樣品上，然后在用相加獲得的樂音波形樣品上進(jìn)行規(guī)定的信號處理，例如，授予包絡(luò)。由此產(chǎn)生樂音信號。該方法使其有可能產(chǎn)生頻率分量大致恢復(fù)到Whs/2-Whs范圍的更真實(shí)的樂音。
以下將詳細(xì)描述以上概述過的控制處理。如上所述，本發(fā)明的主要特征是樂音信號發(fā)生處理，加即，用波形表樂音發(fā)生器6進(jìn)行樂音信號發(fā)生處理。因此，以下描述用波形表樂音發(fā)生器6進(jìn)行控制處理(樂音信號發(fā)生處理)。
圖5是用波形表樂音發(fā)生器6進(jìn)行樂音信號發(fā)生處理的操作工藝框圖。注意，波形表樂音發(fā)生器6通常用DSP(數(shù)字式信號處理器)構(gòu)成。因此，用軟件進(jìn)行大部分的控制處理。不用說，波形表樂音發(fā)生器6也可以完全用硬件構(gòu)成。
如圖5所示，參數(shù)發(fā)生部分21接收指示要產(chǎn)生的樂音的MIDI數(shù)據(jù)。而且，連接到參數(shù)發(fā)生部分21的存儲(chǔ)器讀出部分24用于讀出音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器25中存儲(chǔ)的內(nèi)容。
MIDI數(shù)據(jù)輸出到參數(shù)發(fā)生部分21時(shí)，參數(shù)發(fā)生部分21首先分析并提取包括音色編號和鍵碼的信息，即，產(chǎn)生樂音參數(shù)必須的信息。之后，參數(shù)發(fā)生部分21經(jīng)存儲(chǔ)器讀出部分24存取音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器25的開始地址，并從存儲(chǔ)在存取地址中的音色編號/開始地址轉(zhuǎn)換表檢索對應(yīng)提取的音色編號的基本音色數(shù)據(jù)的開始地址。然后，參數(shù)發(fā)生部分21讀出存儲(chǔ)在從檢索到的開始地址開始的區(qū)域中的一個(gè)音色的基本音色數(shù)據(jù)，并根據(jù)基本音色數(shù)據(jù)產(chǎn)生樂音發(fā)生中用的參數(shù)。
這時(shí)產(chǎn)生的參數(shù)是波形開始地址，波形終止地址，波形循環(huán)地址(波形循環(huán)開始地址和波形循環(huán)終止地址)，包絡(luò)數(shù)據(jù)，正弦波頻率f，截除頻率c用于幅度調(diào)節(jié)的乘法系數(shù)g和選擇值s。除上述的參數(shù)之外，基本音色數(shù)據(jù)中還包括包絡(luò)數(shù)據(jù)的波形開始地址，同時(shí)，在提取的音色編號、鍵碼和基本音色數(shù)據(jù)中包括的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生選擇值s的正弦波頻率f。
本實(shí)施例中，正弦波頻率f是等于一半的記錄取樣頻率的頻率，因此，可以從基本音色數(shù)據(jù)中包括的記錄取樣頻率Wfs計(jì)算出。注意，正弦波頻率f不必完全等于一半的記錄取樣頻率，但是，它可以是接近一半的記錄取樣頻率的頻率。
截除頻率c也等于一半的記錄取樣頻率，因此它可以從基本音色數(shù)據(jù)中包括的記錄取樣頻率Wfs計(jì)算出。
在記錄取樣頻率和提取的音色編號和鍵碼基礎(chǔ)上計(jì)算用于幅度調(diào)節(jié)的乘法系數(shù)g。同時(shí)，在提取的音色編號和鍵碼基礎(chǔ)上計(jì)算選擇值s。
盡管本實(shí)施例中是通過計(jì)算而產(chǎn)生選擇值s的正弦波頻率f。但是，在讀出包絡(luò)數(shù)據(jù)的波形開始地址的參數(shù)的情況下，它也可以作為基本音色數(shù)據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)在音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器25中。
而且，參數(shù)發(fā)生部分21，在提取的音色編號，鍵碼記錄取樣頻率和取樣頻率的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生指示每一個(gè)樂音波形樣品的地址前進(jìn)量的參數(shù)的F數(shù)，和指示八音度的OCT參數(shù)。
時(shí)鐘發(fā)生部分22，通過分割加基本時(shí)鐘的頻率產(chǎn)生并輸出多種類型的時(shí)鐘。這些時(shí)鐘中最重要的一個(gè)時(shí)鐘是有波形表樂音發(fā)生器6的原始取樣頻率的取樣頻率Sfs的時(shí)鐘。按取樣頻率Sfs的時(shí)鐘波形表樂音發(fā)生器6對部分23到33的每一個(gè)部分執(zhí)行操作。
注意，本發(fā)明中，記錄取樣頻率低于取樣頻率，所以，由地址發(fā)生部分23產(chǎn)生的地址通常表示成十進(jìn)制的實(shí)數(shù)值。更具體的說，地址發(fā)生部分23，通常產(chǎn)生指示存儲(chǔ)在音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器25中的多個(gè)樂音波形樣品之間的位置的地址。因此，正如以下要詳細(xì)描述的，通過插入存儲(chǔ)在音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器25中的多個(gè)樂音波形樣品來獲得在這些位置的樂音波形樣品。
用地址發(fā)生部分23產(chǎn)生的用實(shí)數(shù)值形成的每個(gè)地址的整數(shù)部分加到存儲(chǔ)器讀出部分24，同時(shí)，它的小數(shù)點(diǎn)部分加到分?jǐn)?shù)計(jì)算器26。
存儲(chǔ)器讀出部分24從音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器25讀出對應(yīng)地址整數(shù)部分加的樂音波形樣品和與其相鄰的樂音波形樣品的預(yù)定量，并掃除輸出樂音波形樣品到分?jǐn)?shù)計(jì)算器26。按分?jǐn)?shù)計(jì)算器26用的預(yù)定的插入方法確定預(yù)定的數(shù)量。例如，當(dāng)插入法是在兩點(diǎn)之間的線性插入時(shí)，預(yù)定量設(shè)為1。這種情況下，存儲(chǔ)器讀出部分24讀出對應(yīng)地址整數(shù)部分加的樂音波形樣品和位于下一個(gè)地址的樂音波形樣品，并把它們輸出到分?jǐn)?shù)計(jì)算器26。
用預(yù)定的插入法，在加到地址的小數(shù)點(diǎn)部分的基礎(chǔ)上，執(zhí)行從音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器25讀出的樂音波形樣品的插入，由此產(chǎn)生要求的樂音波形樣品。
從分?jǐn)?shù)計(jì)算器26輸出的樂音波形樣品加到乘法器27。除樂音波形樣品外，乘法器27還加表示頻率為f(f＝Wfs/2)的正弦波的數(shù)字式數(shù)據(jù)，或者，更具體地說，從正弦波發(fā)生部分28來的對應(yīng)樂音波形樣品的一個(gè)頻率為f(f＝Wfs/2)的正弦波的波形樣品中的一個(gè)。乘法器27使分?jǐn)?shù)計(jì)算器26輸出的樂音波形樣品和對應(yīng)樂音波形樣品的正弦波的波形樣品相乘，并把相乘的結(jié)果加到HPL(高通濾波器)29。
HPL(高通濾波器)29還要加截去頻率c(c＝Wfs/2)的信息，并消除或截去從乘法器27取的樂音波形樣品中包括的0到Wfs/2的頻率分量，并把獲得的樂音波形樣品輸送到乘法器30。
乘法器30還加調(diào)節(jié)幅度的乘法系數(shù)g，并使從HPL29取的樂音波形樣品和乘法系數(shù)g相乘，乘積輸送到加法器31，這樣，把樂音波形樣品的幅度調(diào)節(jié)到要求的幅度。
加法器31還加從分?jǐn)?shù)計(jì)算器26取的樂音波形樣品，并把從分?jǐn)?shù)計(jì)算器26和乘法器30取的樂音波形樣品加到一起，把相加的和輸送到選擇器32的一個(gè)輸入端。
選擇器32在其另一輸入端接收從分?jǐn)?shù)計(jì)算器26取的樂音波形樣品。而且，選擇器32在其選擇端接收選擇值s，選擇器32經(jīng)輸入端選擇和輸送樂音波形樣品中的一個(gè)樣品到包絡(luò)產(chǎn)生/顯出部分33。更具體地說，選擇器32，按選擇值S，選擇包含大致恢復(fù)了的高頻分量的以個(gè)樂音波形樣品，或者，按虛擬方式從分?jǐn)?shù)計(jì)算器26取的樂音波形樣品，并把使選擇的一個(gè)樂音波形樣品輸送到包絡(luò)產(chǎn)生/顯出部分33。因此，選擇器32有作為選擇是否加虛擬的高頻分量到要產(chǎn)生的樂音上的裝置的功能。
包絡(luò)產(chǎn)生/顯出部分33還加包絡(luò)數(shù)據(jù)，并在包絡(luò)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上產(chǎn)生包絡(luò)，以在所產(chǎn)生的樂音波形樣品DAC上之后，加包絡(luò)數(shù)據(jù)到從選擇器32取樣的樂音波形樣品。
圖6A到6D顯示出用波形表樂音發(fā)生器6的預(yù)定部分執(zhí)行信號處理的結(jié)果。圖6A是顯示在16KHz的記錄取樣頻率取樣樂音獲得的樂音波形數(shù)據(jù)的頻譜圖。圖6B是顯示用圖5所示的乘法器27用圖6A所示的樂音波形數(shù)據(jù)乘以8KHz的正弦波產(chǎn)生的樂音波形數(shù)據(jù)的頻譜圖。圖6C是顯示用圖5所示的HPF29從圖6B所示的波形數(shù)據(jù)中消除8KHz以下的頻率分量(頻譜)所獲得的樂音波形數(shù)據(jù)的頻譜圖。而且，圖6D是顯示作為用圖5所示的加法器產(chǎn)生的相加結(jié)果的樂音波形數(shù)據(jù)的頻譜圖，即要求的樂音發(fā)信號的頻譜圖。這里，假設(shè)取樣頻率是32KHz，因此，在該取樣頻率取樣樂音時(shí)，就有可能產(chǎn)生對應(yīng)0到16KHz頻率范圍的頻率分量的樂音。
圖6A中的陰影區(qū)顯示在16KHz的記錄取樣頻率執(zhí)行取樣時(shí)失去的(頻譜)頻率分量。為了恢復(fù)失去的(頻譜)頻率分量，首先，如圖6B所示，原始樂音波形數(shù)據(jù)乘以表示8KHz的正弦波的數(shù)字式數(shù)據(jù)，使原始樂音波形數(shù)據(jù)的整個(gè)頻譜正向或增大的方向相移8KHx。按信號理論，正時(shí)域中兩個(gè)信號相乘引起在頻域內(nèi)的頻率分量的加/減，而且，作為兩個(gè)信號中的一個(gè)信號的正弦波用在正弦波頻率，即在圖示的實(shí)施例中的8KHz，是用單一的頻譜線表示的頻譜，所以，獲得的乘積或樂音波形數(shù)據(jù)是由按正方向或按增大方向總相移8KHz的頻率分量和在頻譜中相對于與8KHz與這些頻率分量對稱的頻率分量組成。
如圖6C所示，從圖6B所示的那些頻譜生成的樂音波形數(shù)據(jù)中去除8KHz以下的那些不需要的頻率分量(頻譜)。用上述的HPF29執(zhí)行該處理。然后，調(diào)節(jié)圖6C所示頻譜的幅度(電平)，并將原始樂音波形數(shù)據(jù)加到幅度調(diào)節(jié)過的樂音波形數(shù)據(jù)上。結(jié)果，如圖6D所示，原始樂音波形數(shù)據(jù)和圖6C所示頻譜適當(dāng)?shù)南嗷ヱ詈希虼?，大致恢?fù)了圖6A所示的失去的頻率分量。
總之，如果真實(shí)聲配置有沿頻率的軸分配的頻率分量，那么，8KHz以下的頻率分量(頻譜)包含識別聲音本身的信息，即，標(biāo)識聲音種類的信息，例如，鋼琴聲，小提琴聲或人聲。另一方面，8KHz到16KHz的頻率分量(頻譜)通常包含確定聲音的逼真度的信息。即使該頻率范圍內(nèi)的頻譜全部失去，也可以識別聲音，但是，會(huì)大大的損失聲音的逼真度。本實(shí)施例中，如上述的，能大致恢復(fù)8KHz到16KHz的頻率范圍的頻率分量(頻譜)，所以，可以產(chǎn)生更真實(shí)的樂音。
盡管在本實(shí)施例中是用原始樂音波形數(shù)據(jù)乘以表示預(yù)定頻率的正弦波的數(shù)字式數(shù)據(jù)來執(zhí)行頻譜相移處理，但是，也可以用除上述方法以外的其他任何合適的方法，只要能使原始樂音波形數(shù)據(jù)的整個(gè)頻譜相移預(yù)定頻率即可。
而且，在本實(shí)施例中，本發(fā)明的樂音發(fā)生設(shè)備可以用于網(wǎng)狀耳機(jī)，特別使用于其樂音發(fā)生器。其原因是，常規(guī)的樂音發(fā)生器設(shè)置在電子鍵盤樂器中，它不需要減少內(nèi)置的音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(波形存儲(chǔ)器)的存儲(chǔ)容量，造成在低于取樣頻率的記錄取樣頻率取樣樂音的再現(xiàn)樂音質(zhì)量損壞。相反，按本發(fā)明的樂音發(fā)生設(shè)備也可以用于除網(wǎng)狀耳機(jī)以外的其他設(shè)備，只要不在等于取樣頻率的記錄取樣頻率取樣樂音即可。
而且在上述的實(shí)施例中，用整個(gè)的取樣或現(xiàn)存的頻率分量恢復(fù)失去的頻率分量。但是，再現(xiàn)集中在低頻范圍的有高電平的頻率分量的樂音的情況下，例如，再現(xiàn)打擊樂的樂音的情況下，如果整個(gè)現(xiàn)存的頻率分量用于恢復(fù)失去的頻率分量，那么其高電平的頻率分量(頻譜)集中在已恢復(fù)的頻率分量的低頻范圍內(nèi)。結(jié)果，再現(xiàn)的樂音為與原始樂音有不同頻譜的不真實(shí)的聲音。
圖7A到7D顯示出用取樣或現(xiàn)存的頻率分量的2KHz到8KHz的部分執(zhí)行信號處理，以恢復(fù)失去的頻率分量的結(jié)果。圖中的頻譜對應(yīng)圖6A到6D所示的頻譜。
如圖7A所示，在16KHz的記錄取樣頻率取樣時(shí)，會(huì)失去8KHz的頻率分量。為了恢復(fù)失去的頻率分量，首先，如圖7B所示，圖7A所示的樂音波形數(shù)據(jù)乘以表示6KHz正弦波的數(shù)字式數(shù)據(jù)，以使整個(gè)原始樂音波形數(shù)據(jù)按正方向或增大方向相移6KHz。之后，如圖7C所示，從圖7B所示的頻譜除去8KHz以下的不需要的頻率分量(頻譜)。而且，調(diào)節(jié)圖7C所示頻率分量(頻譜)的幅度(電平)，之后，原始樂音波形數(shù)據(jù)加到圖7C所示頻率分量(頻譜)。結(jié)果，如圖7D所示，原始樂音波形數(shù)據(jù)和圖7C所示頻率分量(頻譜)相互適當(dāng)耦合，以恢復(fù)失去的頻率分量(頻譜)，如圖7A所示。
可以在不改變以上參見圖5所述的操作工藝的情況下執(zhí)行參見圖7A到7D所述的以上的信號處理，只是將加到正弦波發(fā)生部分28上的正弦波頻率f變成6KHz。
如上所述，本實(shí)施例中，在低于取樣頻率的記錄取樣頻率執(zhí)行樂音取樣，并在取樣的或現(xiàn)存的頻率分量的基礎(chǔ)上，大致恢復(fù)在配備樂音波形數(shù)據(jù)中失去的頻率分量，即，高于一半的記錄取樣頻率的頻率分量，因此可以從取樣的樂音波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生更真實(shí)的樂音。
按本發(fā)明，在樂音波形數(shù)據(jù)的頻譜是線性頻譜的情況下，具體地說，當(dāng)樂音波形數(shù)據(jù)的頻譜出現(xiàn)不連續(xù)的頻譜線的情況下，在樂音波形數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上大致恢復(fù)的頻率分量(頻譜)不靠近失去的頻率分量(頻譜)。因此不可能產(chǎn)生真實(shí)的樂音。所以，按本發(fā)明，最好用其頻譜是非線性的頻譜的樂音波形數(shù)據(jù)，例如，最好用韻律型音色的、噪音型音色的樂音波形數(shù)據(jù)。而且，樂音發(fā)生設(shè)備的結(jié)構(gòu)是，選擇器32，根據(jù)樂音頻譜的形狀，按樂音發(fā)生過程中虛擬方式恢復(fù)的頻率分量是否要加到原始樂音波形樣品上，來執(zhí)行選擇。
不用說，也可以把存儲(chǔ)有實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的軟件程序碼的存儲(chǔ)介質(zhì)加到系統(tǒng)或設(shè)備中，用系統(tǒng)或設(shè)備中的計(jì)算機(jī)讀出和執(zhí)行存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)的程序碼，來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
這種情況下，從存儲(chǔ)介質(zhì)讀出程序碼本身，以實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的新功能。而且，存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)構(gòu)成本發(fā)明的程序。
給系統(tǒng)和設(shè)備提供程序的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是例如軟盤，CD-ROM，CD-R，CD-RW，DVD-RAM，DVD-RW，DVD+RW，磁帶，非易失性存儲(chǔ)卡，或ROM。
而且，不用說，不必用計(jì)算機(jī)讀出并執(zhí)行程序碼也能實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的功能，但是，可以在按程序碼的指令，操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行部分的或全部的實(shí)際處理來實(shí)現(xiàn)上述的實(shí)施例的功能。
權(quán)利要求
1.樂音發(fā)生設(shè)備，包括波形存儲(chǔ)器，它存儲(chǔ)在低于樂音發(fā)生設(shè)備的原始取樣頻率的記錄取樣頻率取樣樂器樂音獲得的樂音波形數(shù)據(jù)；和樂音發(fā)生器，它在讀出的樂音波形數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生樂音；其中，所述的樂音發(fā)生器包括移相器，它使包括在樂音波形數(shù)據(jù)中的全部頻率分量按正方向相移低于一半記錄取樣頻率的預(yù)定頻率；幅度調(diào)節(jié)器，它調(diào)節(jié)用所述的移相器相移頻率分量形成的樂音波形數(shù)據(jù)的幅度；和加法器，把幅度調(diào)節(jié)后的樂音波形數(shù)據(jù)和讀出的樂音波形數(shù)據(jù)相加。
2.按權(quán)利要求1的樂音發(fā)生設(shè)備，其中，所述的移相器包括信號發(fā)生器，它產(chǎn)生低于一半記錄取樣頻率的預(yù)定頻率的正弦波信號；乘法器使讀出的樂音波形數(shù)據(jù)乘以產(chǎn)生的正弦波信號；截除器，截去低于一半記錄取樣頻率的乘積的頻率分量。
3.按權(quán)利要求1的樂音發(fā)生設(shè)備，其中，取樣的樂器的樂音有非線性的頻譜。
4.按權(quán)利要求1的樂音發(fā)生設(shè)備，其中，根據(jù)取樣樂音的樂器確定預(yù)定的頻率。
5.按權(quán)利要求1的樂音發(fā)生設(shè)備還包括選擇器，它選擇是在幅度調(diào)節(jié)后的樂音波形數(shù)據(jù)和讀出的樂音波形數(shù)據(jù)相加在一起形成的樂音波形數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上產(chǎn)生樂音，或者，在幅度調(diào)節(jié)后的樂音波形數(shù)據(jù)不加讀出的樂音波形數(shù)據(jù)形成的樂音波形數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生樂音。
6.按權(quán)利要求5的樂音發(fā)生設(shè)備，其中，所述的選擇器可以在樂音有非線性頻譜時(shí)操作，以選擇在幅度調(diào)節(jié)后的樂音波形數(shù)據(jù)和讀出的樂音波形數(shù)據(jù)相加在一起形成的樂音波形數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上產(chǎn)生樂音。
7.樂音發(fā)生方法，包括讀出步驟，從波形存儲(chǔ)器讀出樂音波形數(shù)據(jù)，波形存儲(chǔ)器存儲(chǔ)在低于產(chǎn)生樂音的取樣頻率的記錄取樣頻率取樣樂器的樂音獲得的樂音波形數(shù)據(jù)的；和樂音發(fā)生步驟，在讀出的樂音波形數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生樂音；其中，所述的樂音發(fā)生步驟包括按正方向按低于一半記錄取樣頻率，相移讀出的樂音波形數(shù)據(jù)中包括的頻率分量；調(diào)節(jié)通過相移頻率分量形成的樂音波形數(shù)據(jù)的幅度；幅度調(diào)節(jié)過的樂音波形數(shù)據(jù)和讀出的樂音波形數(shù)據(jù)加在一起；和根據(jù)相加的結(jié)果產(chǎn)生樂音。
8.執(zhí)行樂音發(fā)生方法的計(jì)算機(jī)程序，包括讀出步驟，從波形存儲(chǔ)器讀出樂音波形數(shù)據(jù)，波形存儲(chǔ)器存儲(chǔ)在低于產(chǎn)生樂音的取樣頻率的記錄取樣頻率取樣樂器的樂音獲得的樂音波形數(shù)據(jù)的；和樂音發(fā)生步驟，在讀出的樂音波形數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生樂音；其中，所述的樂音發(fā)生步驟包括按正方向按低于一半記錄取樣頻率，相移讀出的樂音波形數(shù)據(jù)中包括的頻率分量；調(diào)節(jié)通過相移頻率分量形成的樂音波形數(shù)據(jù)的幅度；幅度調(diào)節(jié)過的樂音波形數(shù)據(jù)和讀出的樂音波形數(shù)據(jù)加在一起；和根據(jù)相加的結(jié)果產(chǎn)生樂音。
全文摘要
樂音發(fā)生設(shè)備，通過恢復(fù)在樂音波形數(shù)據(jù)中失去的諧波分量，即使在低于取樣頻率的記錄取樣頻率產(chǎn)生樂音波形數(shù)據(jù)，也能產(chǎn)生更真實(shí)的樂音。按低于記錄取樣頻率的預(yù)定取樣頻率，按正方向，相移從音色數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀出的樂音波形數(shù)據(jù)中包括的全部頻率分量。用HPL截去低于一半的記錄取樣頻率的相移后的頻率分量，用乘法器調(diào)節(jié)從中截去了頻率分量的樂音波形數(shù)據(jù)的幅度。幅度調(diào)節(jié)過的樂音波形數(shù)據(jù)和讀出的樂音波形數(shù)據(jù)加在一起。按相加結(jié)果產(chǎn)生樂音。
文檔編號G10H7/02GK1438625SQ0310427
公開日2003年8月27日 申請日期2003年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月13日
發(fā)明者西元哲夫 申請人:雅馬哈株式會(huì)社