專利名稱：音源發(fā)生方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子樂器技術(shù)領(lǐng)域。
目前各種電子樂器種類繁多，如電子琴、電子鋼琴、聲控自動伴奏機等等，豐富了人們的生活。但這些電子樂器普遍存在著很大的缺陷，就是其音源發(fā)生電路，均是采用模擬電路或濾波方式作音源，這種模擬發(fā)聲有一個共同的缺點就是音色缺乏真實感，如果環(huán)境變化就有可能帶來其元件參數(shù)變化，引起失真。此外在制造過程中對元器件的選擇也要求十分嚴格，給調(diào)試帶來很大的困難，如傳統(tǒng)的電子琴，以及中國專利公開的，申請?zhí)枮?6207013音律發(fā)生與分析裝置的音源發(fā)生電路就是采用電子振蕩電路或濾波等方法，它們的音色分辨效果差，難于逼真。
本發(fā)明的目的是提供一種能發(fā)出各種真實樂器演奏效果的電子樂器的音源發(fā)生方法和裝置。
本發(fā)明是用如下方式實現(xiàn)的電子樂器的音源發(fā)生方法是采用下列步驟將各種真實樂器演奏的音階存入存貯器中，也還可以把各種節(jié)奏鼓、板、釵、鈔錘等以及有各種節(jié)拍節(jié)奏的樂器合奏聲存入存貯器中;用指令控制器發(fā)出指令給語音處理電路，按指令要求從存貯器中讀出并輸出所要求的各種樂器演奏的音階或有節(jié)奏節(jié)拍的合成旋律樂音信號。按指令要求從存貯器中讀出并輸出所要求的各種樂器演奏的音階或有節(jié)奏節(jié)拍的合成旋律樂音信號數(shù)據(jù)是數(shù)字量或模擬量，當存貯器采用EPROM時其存貯數(shù)據(jù)為數(shù)字量，輸入輸出需經(jīng)過A/D、D/A數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換，當存貯器采用磁柱面時，其存貯數(shù)據(jù)為模擬量，直接進行輸入和輸出。在存儲器中也可以存放各種語言信號數(shù)據(jù)。
音源發(fā)生裝置它包括指令控制器IC0和功放電路IC4，用數(shù)據(jù)總線和地址總線連接語音處理電路IC1和存貯器IC2的數(shù)據(jù)端口和地址端口，指令控制器IC0輸出指令信號至語音處理電路IC1的接口電路I/O經(jīng)語音處理電路IC1進行地址信號處理后，輸出地址信號的讀信號，經(jīng)地址總線讀出存貯器IC2中存放的真實樂器演奏的音階、鼓點數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)總線上，語音處理電路IC1采樣數(shù)據(jù)總線上的音樂數(shù)據(jù)，經(jīng)其數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換輸出音樂信號至功放電路IC4，在語音處理電路IC1的控制端接有狀態(tài)選擇電路IC3，語音處理電路IC1是由接口電路I/O接收指令信號后，輸出至控制器，控制器接收此信號后，將終止地址信號送入終止地址寄存器，將起始地址信號送入地址計數(shù)器，控制器控制地址比較器將地址計數(shù)器的地址信號與終止地址信號寄存器的終止地址信號進行比較后，控制地址計數(shù)器中的地址信號通過ROMI/O的外接地址總線送入外接存貯器IC2的地址端口，控制器產(chǎn)生讀信號通過ROMI/O送入外接存貯器IC2的讀寫端，讀出外接存貯器IC2中存貯的數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)總線上，控制器控制數(shù)據(jù)緩沖器接收數(shù)據(jù)經(jīng)ROMI/O和ADM送至數(shù)模(D/A)及濾波單元轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出。狀態(tài)選擇電路IC3是由錄音選擇電路、放音選擇電路、停止按鈕KC及復(fù)位按鈕KD構(gòu)成，它們分別接語音處理電路IC1的控制端，信號錄入用話筒MIC接至語音處理電路IC1中的自適應(yīng)增量控制單元ADM輸入端，錄音選擇電路和放音選擇電路分別是由按鈕KA，KB串接與非門輸出至單穩(wěn)觸發(fā)器輸出穩(wěn)定的脈沖信號構(gòu)成，在單穩(wěn)觸發(fā)器輸出端并接有信號指示燈L。存貯器IC2是由地址總線連接鎖存器經(jīng)譯碼器連接可編程只讀存貯器EPROM構(gòu)成。指令控制器IC0分CPU控制器和手動控制器兩種。
本發(fā)明電子樂器的音源發(fā)生方法和裝置，是把各種真實樂器演奏的標準音階或者按節(jié)拍規(guī)律的各種節(jié)奏鼓、釵、板、鈔錘等以及有各種節(jié)拍節(jié)奏的樂器合奏聲存入存貯器中，作為音色的音素存于存貯器中備用。本發(fā)明的特點是在存貯器中存入的不是歌曲，而僅僅是存入低、中、高各種樂器的音階或音樂節(jié)奏等，它不受歌曲多少的限制，也不固定輸出什么歌，只是用指令控制器發(fā)出的指令讀出音階和節(jié)奏節(jié)拍，合成按指令要求的有節(jié)奏節(jié)拍旋律樂音信號，故它可以用于聲控伴奏機，也可用于電子琴或其它的電子樂器充當音源用。本發(fā)明不論用CPU控制或手動按鍵式控制，均可任意調(diào)出，不受存入?yún)^(qū)段限制，也不受錄入時間先后的限制，即可連續(xù)放音，又可跳開放音，這樣，就能保證適用于各種不同的電子樂器。本發(fā)明也可以在存貯器中存放各種語言信號數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生各種所要求的合成語言。


圖1是本發(fā)明的電路方框圖。
圖2是本發(fā)明的電路原理圖。
圖3是本發(fā)明的CPU程序方框圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明本發(fā)明電子樂器的音源發(fā)生方法是將各種樂器演奏的標準音階或按節(jié)拍規(guī)律的各種節(jié)奏如鼓、板、釵、鈔錘等以及有各種節(jié)拍的樂器合奏聲或者鼓點聲通過專用機存入存貯器中以備調(diào)用。存貯器采用只讀存貯器EPROM或磁柱面。當采用EPROM時，其數(shù)據(jù)為數(shù)字量，信號錄入時需A/D轉(zhuǎn)換，信號輸出時需經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換，當采用磁柱面時，其數(shù)據(jù)為模擬量，信號直接錄入至磁柱面，信號輸出時直接從磁柱面上取出至輸出。指令控制器IC0分CPU控制器和手動控制器兩種，其中CPU控制器適用于聲控伴奏機等，CPU通過聲音頻率控制IC1發(fā)出音樂，手動控制器適用于琴鍵式伴奏，即通過按鍵矩陣(或稱開關(guān)矩陣)使IC1發(fā)出音樂，該指令控制器IC0可直接與電子琴等琴鍵式電子樂器連接。工作時啟動CPU控制器或用手動控制器發(fā)出指令使IC1進行工作。CPU程序框圖如圖3所示，根據(jù)此框圖可編寫各種具體實用匯編語言，CPU2用于發(fā)生節(jié)奏音，CPU1用于產(chǎn)生旋律音。IC0輸出的指令經(jīng)過語音處理電路IC1的控制器和地址計數(shù)，按指令要求讀出存放在存貯器EPROM中的各種樂器演奏的音階數(shù)據(jù)和節(jié)拍節(jié)奏數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換后，連續(xù)輸出所要求的各種樂器演奏的音階或有節(jié)奏節(jié)拍的合成旋律音。對于音樂的節(jié)奏節(jié)拍讀出有兩種方法實現(xiàn)，如按迪斯科、華爾茲等節(jié)奏存入EPROM中，用CPU程序指令按時間順序讀出，即可形成有節(jié)拍節(jié)奏的音樂信號;其二是在EPROM中存入單個打擊樂音，如鼓點、板、釵，用CPU讀出EPROM中的單個打擊樂音，組合構(gòu)成有節(jié)奏節(jié)拍的音樂信號。這種方法處理的優(yōu)點在于可以減少EPROM的存貯容量。當然本方法也可以在存貯器中存放各種語言信號數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生各種所要求的語言控制信號。
電子樂器的音源發(fā)生裝置如圖1圖2所示，本發(fā)明音源發(fā)生裝置是由狀態(tài)選擇電路IC3、語音處理電路IC1、指令控制器IC0、存貯器IC2、功放電路IC4構(gòu)成。狀態(tài)選擇電路IC3是由錄音選擇電路、放音選擇電路、停止按鈕KC及復(fù)位按鈕KD構(gòu)成。如圖2所示，它們是分別接語音處理電路IC1的控制端，用脈沖信號改變IC1的工作狀態(tài)。在語音處理電路IC1的輸入端接信號輸入拾音器MIC，也可以是線路內(nèi)錄輸入，但信號錄入用錄入專用機較好，例如CPU編程錄入，錄音選擇電路是由開關(guān)KA串接與非門和單穩(wěn)觸發(fā)器輸出穩(wěn)定脈沖信號構(gòu)成。開關(guān)KA、KB、KC的左端(對照圖2)接電源，放音選擇電路是由開關(guān)KB串接與非門和單穩(wěn)觸發(fā)器輸出穩(wěn)定脈沖信號構(gòu)成，在每一個狀態(tài)選擇電路中都接有信號指示燈L，如圖2所示，L2、L1分別指示按鍵KA、KB是否與所要求工況相符，否則再按一次，復(fù)位按鈕KD為清零之用。
語音處理電路IC1是由控制器、接口I/O、自適應(yīng)增量控制單元ADM、地址計數(shù)器、終止地址寄存、終址地址寄存、地址比較及緩沖器，數(shù)/模轉(zhuǎn)換及寬帶濾波以及ROMI/O構(gòu)成。如圖2所示，它可采用大規(guī)模集成電路構(gòu)成。也可采用多個集成電路組合而成。
存貯器IC2由地址鎖存器、譯碼器，和只讀存貯器EPROM構(gòu)成。只讀存貯器EPROM的容量根據(jù)采用的音色種類多少和節(jié)奏種類多少及音域范圍大小而定。IC2與IC1通過數(shù)據(jù)總線D0-D7，地址總線A0-A14和讀寫控制信號線R/W連接起來，其工作過程是錄入數(shù)據(jù)時，由IC1發(fā)出地址信號通過A0-A14送入IC2，以選定EPROM的存貯單元，同時將數(shù)據(jù)從IC1送到數(shù)據(jù)總線D0-D7上，用讀寫信號將總線D0-D7上的數(shù)據(jù)寫入所選定的EPROM存貯單元中。輸出數(shù)據(jù)時，由IC1發(fā)出地址信號通過A0-A14送入IC2以選定EPROM的貯存單元用讀寫信號將存貯于該單元的數(shù)據(jù)讀至數(shù)據(jù)總線D0-D7上，然后IC1采樣D0-D7線將數(shù)據(jù)讀至IC1中。
功放電路IC4由功放集成塊和喇叭構(gòu)成，信號輸至功放集成塊后，由該集成塊進行功率放大，輸至喇叭發(fā)出聲音。
指令控制器IC0分CPU控制器和手動控制器兩種。CPU控制器由中央微處理器CPU及聲控伴奏I/O電路構(gòu)成(圖中沒有畫出)它適用于聲控伴奏，聲控伴奏器將話筒(括音器)輸出的聲音信號變換成頻率信號輸至中央微處理器CPU，由CPU發(fā)出指令通過I/O電路輸至IC1使IC1發(fā)出對應(yīng)的樂音，如果聲音信號是連續(xù)的歌聲信號，那么CPU則連續(xù)地發(fā)出指令通過I/O電路輸至IC1，使IC1發(fā)出對應(yīng)的樂音，這些連續(xù)發(fā)出的樂音就是歌聲的伴奏樂音。手動控制器適用于琴鍵式伴奏，它由中央微處理器CPU，I/O電路及按鍵矩陣(或稱開關(guān)矩陣)構(gòu)成，每一按鍵使CPU發(fā)出相應(yīng)的指令控制IC1發(fā)出對應(yīng)的樂音。如果將按鍵矩陣采用電子琴或電子鋼琴等形式按鍵就成為一臺電子琴或電子鋼琴，所不同的是音源發(fā)生裝置不同。
指令控制器IC0通過四根連線與IC1連接，IC0通過這四根線向IC1發(fā)送指令和數(shù)據(jù)，使IC1在IC0的控制下進行工作。
音源的錄入過程在手動控制方式下，按KA鍵使IC0處于錄音狀態(tài)(錄音指示燈亮)將要錄入的樂音(音階信號或節(jié)奏鼓點的信號)通過MIC拾音。MIC拾取的聲音信號輸至IC1的ADM，ADM將MIC拾取的信號進行A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的結(jié)果為二進制數(shù)據(jù)輸出至ROMI/O接口，再通過數(shù)據(jù)緩沖器和數(shù)據(jù)總線D0-D7輸至存貯器IC2保存于EPROM中，在MIC拾取的聲音信號的同時，按動該音階對應(yīng)的按鍵，使IC0送出指令并送出錄音起始地址和終止地址至IC1，IC1的控制器通過I/O接口接收指令和起始地址和終止地址后，一方面將起始地址和終止地址送往地址計數(shù)器和終止地址寄存器，另一方面控制器產(chǎn)生控制信號，一路控制信號控制ADM，一路控制地址計數(shù)器，一路控制ROMI/O，一路控制地址比較及數(shù)據(jù)緩沖器。每轉(zhuǎn)換一次，地址計數(shù)器加1，地址計數(shù)器給出數(shù)據(jù)存貯于EPROM中的地址，該地址信號經(jīng)ROMI/O和地址總線A0-A14送入EPROM中，由IC1的控制器產(chǎn)生寫信號經(jīng)ROMI/O送至讀寫線上，使數(shù)據(jù)總線D0-D7上的數(shù)據(jù)存入EPROM中，并且每轉(zhuǎn)換一次，都與終止地址寄存器內(nèi)寄存的終止地址進行比較，若地址比較器中的地址超過終止地址則終止地址及數(shù)據(jù)緩沖器發(fā)出信號給控制器，以停止轉(zhuǎn)換工作。至此，某一音階錄入工作完成，上述工作是在控制器的控制下嚴格同步進行的，在語言處理電路IC1輸出與EPROM之間還接有鎖存器和譯碼器供選擇EPROM內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)段之用如圖2所示。
再錄入下一音階，其工作過程如上所述，將不同音色的，不同音高的音階全部錄入后，音源的錄入工作即告完成。
音源的產(chǎn)生過程在手動控制下按動音階按鍵，IC0中的CPU則產(chǎn)生發(fā)音指令及起始地址和終止地址送入IC1，IC1的控制器接收此信號后，一方面將終止地址送入終止地址寄存器，將起始地址送入地址計數(shù)器，另一方面將地址計數(shù)器中的地址信號通過ROMI/O后經(jīng)A0-A14地址總線送至IC2，然后由IC1的控制器產(chǎn)生讀寫信號通過ROM接口送IC2的EPROM，使選定的EPROM存貯單元內(nèi)的數(shù)據(jù)輸出至數(shù)據(jù)總線D0-D7上，在控制器的控制下采樣數(shù)據(jù)總線D0-D7，將采樣的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)緩沖器ROMI/O，ADM送至D/A轉(zhuǎn)換及濾波電路，產(chǎn)生模擬信號，該信號通過功率放大器推動喇叭發(fā)出樂音。在控制器的控制下每從EPROM中讀取一個數(shù)據(jù)，地址計數(shù)器加1并且與終止地址寄存器寄存的終止地址進行比較，若小于終止地址則將地址計數(shù)器中的地址送至IC2，這時因地址已加1，故從下一鄰近的存貯單元讀取數(shù)據(jù)，如此往復(fù)，直至地址計數(shù)器中的地址超過終止地址才由地址比較器發(fā)出信號給控制器，使控制器停止工作，也即停止轉(zhuǎn)換工作，至此，某一音階信號就發(fā)生完畢。
若按動另一音階按鍵，則發(fā)出另一音階信號至喇叭發(fā)音，工作過程同上，這樣，若按樂曲來按音階按鍵，則喇叭就發(fā)出旋律音來。
這就是本音源發(fā)生過程和原理。
在CPU控制下，音源發(fā)生過程和原理是相同的，所不同的是驅(qū)動方式不一樣，手動控制時發(fā)生某一音階信號靠按鍵完成，而在CPU控制下，由話筒錄入人的歌聲，CPU控制器將其歌聲控制音源發(fā)生裝置發(fā)生音階信號。
本音源發(fā)生裝置用手動控制方式時可制造成電子樂器，用CPU控制方式時，可制造成為聲控伴奏機或光控伴奏機等。
權(quán)利要求
1.一種電子樂器的音源發(fā)生方法，其特征是采用下列步驟將各種真實樂器演奏的音階存入存貯器中，也還可以把各種節(jié)奏鼓、板、釵、鈔錘等以及有各種節(jié)拍節(jié)奏的樂器合奏聲存入存貯器中；用指令控制器發(fā)出指令給語音處理電路，按指令要求從存貯器中讀出并輸出所要求的各種樂器演奏的音階或有節(jié)奏節(jié)拍的合成旋律樂音信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述音源發(fā)生方法，其特征在于按指令要求從存貯器中讀出并輸出所要求的各種樂器演奏的音階或有節(jié)奏節(jié)拍的合成旋律樂音信號數(shù)據(jù)是數(shù)字量或模擬量，當存貯器采用EPROM時其存貯數(shù)據(jù)為數(shù)字量，輸入輸出需經(jīng)過A/D、D/A數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換，當存貯器采用磁柱面時，其存貯數(shù)據(jù)為模擬量，直接進行輸入和輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述音源發(fā)生方法，其特征在于存儲器中也可以存放各種語言信號數(shù)據(jù)。
4.一種電子樂器的音源發(fā)生裝置，它包括指令控制器IC0和功放電路IC4，其特征是用數(shù)據(jù)總線和地址總線連接語音處理電路IC1和存貯器IC2的數(shù)據(jù)端口和地址端口，指令控制器IC0輸出指令信號至語音處理電路IC1的接口電路I/O經(jīng)語音處理電路IC1進行地址信號處理后，輸出地址信號的讀信號，經(jīng)地址總線讀出存貯器IC2中存放的真實樂器演奏的音階、鼓點數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)總線上，語音處理電路IC1采樣數(shù)據(jù)總線上的音樂數(shù)據(jù)，經(jīng)其數(shù)模(A/O)轉(zhuǎn)換輸出音樂信號至功放電路IC4，在語音處理電路IC1的控制端接有狀態(tài)選擇電路IC3。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述音源發(fā)生裝置，其特征在于語音處理電路IC1是由接口電路I/O接收指令信號后，輸出至控制器，控制器接收此信號后，將終止地址信號送入終止地址寄存器，將起始地址信號送入地址計數(shù)器，控制器控制地址比較器將地址計數(shù)器的地址信號與終止地址信號寄存器的終止地址信號進行比較后，控制地址計數(shù)器中的地址信號通過ROMI/O的外接地址總線送入外接存貯器IC2的地址端口，控制器產(chǎn)生讀信號通過ROMI/O送入外接存貯器IC2的讀寫端，讀出外接存貯器IC2中存貯的數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)總線上，控制器控制數(shù)據(jù)緩沖器接收數(shù)據(jù)經(jīng)ROMI/O和ADM送至數(shù)/模(A/D)及濾波單元轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述音源發(fā)生裝置，其特征在于狀態(tài)選擇電路IC3是由錄音選擇電路、放音選擇電路、停止按鈕KC及復(fù)位按鈕KD構(gòu)成，它們分別接語音處理電路IC1的控制端，信號錄入用話筒MIC接至語音處理電路IC1中的自適應(yīng)增量控制單元ADM輸入端，錄音選擇電路和放音選擇電路分別是由按鈕KA，KB串接與非門輸出至單穩(wěn)觸發(fā)器輸出穩(wěn)定的脈沖信號構(gòu)成，在單穩(wěn)觸發(fā)器輸出端并接有信號指示燈L。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述音源發(fā)生裝置，其特征在于指令控制器IC0分CPU控制器和手動控制器兩種。
全文摘要
本發(fā)明屬于電子樂器技術(shù)領(lǐng)域，是其音源發(fā)生方法和裝置的一種新模式，它是由CPU程序指令控制語言處理電路寫入和讀出存貯器內(nèi)存放的真實樂器演奏的各種數(shù)據(jù)，經(jīng)輸出電路處理發(fā)出樂音，它具有真實樂器的發(fā)音效果，提高了電子樂器的質(zhì)量，它適應(yīng)于聲控自動伴奏機、電子琴、電子鋼琴等電子樂器。
文檔編號G10H7/00GK1103193SQ93115589
公開日1995年5月31日 申請日期1993年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月25日
發(fā)明者伍尚魁 申請人:伍尚魁