專利名稱：：一種音響合成器中的減少內(nèi)存的混響模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于電子音樂設(shè)備中的波形表合成器。尤其是，本發(fā)明涉及使用作十取一和插值的濾波器減少內(nèi)存容量的一種數(shù)字混響模擬器和操作方法。與本發(fā)明相關(guān)的
背景技術(shù)：
合成器是一種通過產(chǎn)生電子波形，并且實時控制音響的各種參數(shù)來發(fā)出音響的電子音樂設(shè)備，這些音響參數(shù)包括頻率、音色、振幅和持續(xù)時間。音響是由能生成預(yù)定波形的一個或多個振蕩器產(chǎn)生的。具有高級音樂演奏廳和觀眾廳的音樂場所的聲學(xué)特性強(qiáng)烈地依賴于混響特性。合成器常常采用各種形式的特技效果合成出令人滿意的音響。一種非常令人滿意的特技效果是混響模擬。最初的電子混響模擬器是采用傳統(tǒng)模擬電路設(shè)計的。模擬混響器是如此難以設(shè)計，以致設(shè)計者通常依賴于使用機(jī)械裝置(如弦和特殊的金屬片)進(jìn)行混響。數(shù)字電路的發(fā)展極大地緩解了混響模擬器的制作所面臨的困難。數(shù)字混響器非常靈活，它幾乎能產(chǎn)生任何可以想象的混響形式。一個簡單的數(shù)字混響器包括一個延遲元件，及一個用于混合延遲和非延遲音響信號的混合器，由此產(chǎn)生單個回波。在一個數(shù)字混響器中，將一部分延遲的輸出信號反饋到延遲元件的輸入，來模擬多重回波，即產(chǎn)生一串回波。一個回波的混響參數(shù)包括延遲持續(xù)時間和延遲與非延遲音響信號的相對振幅。數(shù)字混響器的一個參數(shù)是反饋因子F，它表征反饋輸入延遲元件的信號的強(qiáng)度。反饋因子F在0到1之間取值。反饋因子F愈大，則可聞回波的序列就愈長。數(shù)字混響器優(yōu)于模擬混響器之處在于信號保真度在信號多次通過延遲元件過程中不受損失，這使得反饋因子F可以盡可能地接近于1，而不會產(chǎn)生超過全反饋的局部振幅響應(yīng)峰而引起振蕩?？墒牵词共捎脽o可挑剔的延遲線，一個等間隔的回波序列不能形成一個演奏廳型的交混回響。在一個演奏廳中聽到的交混回響，產(chǎn)生于回波振幅隨時間的呈反指數(shù)衰減這種常見的物理過程。回波信號振幅的衰減率通常以回波振幅的一個60dB衰減的倍數(shù)表示，60dB的水平接近混響信號不能被聽見的程度。典型的演奏廳的混響計時范圍大約從1.5到3.0秒。一個混響過程還由回波密度參數(shù)表征。由單延遲線構(gòu)成的混響器具有回波密度低，并且為常數(shù)的缺點，其值約為0.03回波/毫秒。相比之下，一個演奏廳的混響的特點是，回波密度迅速增大至不能區(qū)分各個回波。模擬混響品質(zhì)的一種衡量是，初始信號與回波密度達(dá)到1回波/毫秒時的時間之間的間隔。一個品質(zhì)優(yōu)良的混響器在大約100毫秒后達(dá)到此回波密度。為了避免一種遠(yuǎn)距離音響感，應(yīng)該在原始信號和首個回波間插入一個10毫秒至20毫秒的延遲?；祉戇^程自然具有一種周期性起伏的非均勻振幅響應(yīng)，其周期等于延遲時間的倒數(shù)。一個高品質(zhì)演奏廳混響的非均勻振幅響應(yīng)由密集間隔的、不規(guī)則的、及高度和深度平緩的波峰和波谷構(gòu)成。通常，演奏廳混響在每赫茲單位的音頻帶寬內(nèi)含有若干個波峰和波谷，并且波峰與波谷的典型差值約為12dB。對于一個小共鳴室，由于其反射面之間的有限距離限制了跨越大量平緩音頻波長的諧振模式的產(chǎn)生，故而合成的音響具有高回波密度和低諧振密度。通過在一個反饋延遲混響器中使用長延時，可實現(xiàn)高諧振密度和低回波密度的逆轉(zhuǎn)狀態(tài)，它產(chǎn)生一個與典型的混響聲音異樣的音響。通過記錄某個特定演奏廳的回波脈沖響應(yīng)，及對于被混響的聲音運用橫向濾波技術(shù)，可以準(zhǔn)確地重現(xiàn)該演奏廳的優(yōu)質(zhì)混響。2秒的典型混響時間要求使用50K至100K采樣長的濾波器，要在集成電路中實現(xiàn)這樣的大小顯然是不實際的?？墒?，只要電路穩(wěn)定并且不振蕩，由延遲元件、相加器和乘法器構(gòu)成的多種電路均能產(chǎn)生混響回波。一種優(yōu)質(zhì)的演奏廳混響模擬器的實用化集成電路的構(gòu)成，包括若干個延時長度不相等的延遲元件。多重延遲長度值，例如單個延遲線中的分接頭位置的布置，決定了模擬器的音響質(zhì)量。將分接頭以近似指數(shù)分布并且按質(zhì)數(shù)位置進(jìn)行放置，就能合成非常令人滿意的音響?；祉懷舆t線的這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致回波振幅的最大增長率。采用例如波形表音頻合成這樣的合成方法的高品質(zhì)的音響重現(xiàn)，只有在一包含大量的存儲器(通常大于1兆字節(jié))、并且常常有一個以上的集成電路芯片的系統(tǒng)中才能達(dá)到。這種高品質(zhì)的波形表合成系統(tǒng)在消費型電子產(chǎn)品、消費型多媒體計算機(jī)系統(tǒng)、游戲機(jī)、便宜的音樂設(shè)備和音樂設(shè)備數(shù)字接口(MIDI)音響模塊領(lǐng)域成本過高。使用混響模擬器來大大改善由合成器生成的音響的質(zhì)量，實質(zhì)上增加了易失存儲器或緩沖存儲器的容量。例如，產(chǎn)生44.1千赫茲(KHz)的16位數(shù)字音頻流的一個合成器，所使用的延遲緩沖器的容量約為32千字節(jié)(Kbytes)，此容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過在便宜及單片環(huán)境中實現(xiàn)所能承受的。人們所需要的是，大幅度地減縮混響模擬器中的存儲器容量及計算負(fù)荷、減少開支，并且同時獲得出色的音響保真度。依據(jù)本發(fā)明，音響即音樂合成器包括一個混響模擬器，它在向混響器加入音頻信號之前先對音頻信號作十取一處理，然后對混響器產(chǎn)生的音頻信號作插值處理以恢復(fù)采樣頻率。與傳統(tǒng)的混響模擬器相比，本發(fā)明混響模擬器極大地縮減了易失性存儲器、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、及緩沖存儲器的大小。緩沖存儲器存儲容量的大幅度減小使得混響器能用于便宜的、縮減尺寸的、單芯片的環(huán)境中。依據(jù)本發(fā)明的一個方案，一種在音頻信號通道的一個音頻信號中產(chǎn)生混響效果的方法包括步驟對音頻信號通道中的音頻信號作十取一處理以形成一種具有縮減采樣率的音頻信號，和在音頻信號通道中插入延遲以形成一種具有縮減采樣率的音頻信號及一種具有相對延遲的縮減采樣率的音頻信號。該方法進(jìn)一步包括，累加此相對延遲的音頻信號及音頻信號以形成具有縮減采樣率的多重回波音頻信號的步驟。隨后，對多重回波音頻信號作插值處理來將采樣率恢復(fù)到采樣步驟之前的采樣率。依據(jù)本發(fā)明的另一個方案，音頻合成器包括一個用于攜帶音頻信號的音頻信號通道，和一個連接于音頻信號通道、通過十取一因數(shù)減少音頻信號的有效采樣率的十取一器。為了生成一個音頻信號和一個相對延遲的音頻信號，音頻合成器還包括有音頻信號通道中的與此十取一器連接的存儲單元的延遲線。延遲線包含許多依賴于采樣因數(shù)縮減的存儲單元。音頻合成器包含一個與音頻信號通道中的延遲線相連接的累加器，音頻合成器還包括一個與累加器連接的插值器，用于累加相對延遲音頻信號和音頻信號，以形成一個具有縮減的有效采樣率的多重回波音頻信號。用于對多重回波音頻信號作插值處理，以便將采樣率恢復(fù)到十取一器之前的音頻信號采樣率。通過所述混響模擬器和其操作方法可以獲得許多收益。一個基本的收益是，在獲得出色的音響保真度的同時，易失性存儲器、臨時存儲器、緩沖存儲器或隨機(jī)存取存儲器的存儲容量得到了大幅度縮減。大幅度縮減臨時存儲器容量，允許在便宜的或單個集成電路芯片的應(yīng)用和環(huán)境中實現(xiàn)混響模擬功能?？s減只讀存儲器(ROM)和隨機(jī)存取存儲器存儲容量和數(shù)據(jù)通道寬度導(dǎo)致整個電路使用較小元件，并且使整個電路尺寸減小。在某些方案中，為了益于節(jié)省功率改進(jìn)信號保真度，采用更低的采樣率。附圖的簡要說明被認(rèn)為是新穎的所述方案的特性將在所附的權(quán)利要求中特別陳述?？墒?，本發(fā)明關(guān)系到結(jié)構(gòu)和操作方法的方案，可以通過參照下列的附圖和說明得到最好理解。在不同附圖中的使用相同的引用符號表示相似的或完全相同的項。圖1是依據(jù)本發(fā)明所例舉的一個混響處理電路的構(gòu)成組件的示意框圖。圖2A和2B是示意框圖，它依據(jù)本發(fā)明的一種方案，例舉了一種波形表合成器方案的兩個高層框圖。圖3是一個流程圖，例舉了用于子帶聲頻采樣編碼方法的一種方案。圖4是一曲線圖表明用于圖3所例舉的方法中的適當(dāng)?shù)牟蓸由傻屯V波器的頻率響應(yīng)。圖5是一個電路示意框圖，它例舉了一種用作低通循環(huán)強(qiáng)制濾波器的梳狀濾波器的方案。圖6是顯示選擇因數(shù)α的典型隨時間修正的曲線圖。圖7是一個示意框圖，它顯示一個音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器與圖1所示的波形表合成器裝置中的音調(diào)發(fā)生器及效果處理器的各種隨機(jī)存取存儲器和只讀存儲器結(jié)構(gòu)的連接。圖8是一個例舉了圖1所示的波形表合成器裝置中的音調(diào)發(fā)生器的示意框圖。圖9是一個例舉用于圖8所示的音調(diào)發(fā)生器中的12分接頭的適當(dāng)插值濾波器的頻率響應(yīng)的曲線圖。圖10是一個流程圖，它例舉圖8所示的音調(diào)發(fā)生器中的采樣接收器的操作例。圖11是一個示意框圖，它顯示了圖8所示的音調(diào)發(fā)生器中的先進(jìn)先出(FIFO)緩沖存儲器構(gòu)成。圖12是一個示意框圖，例舉了圖1所示的波形表合成器裝置中的效果處理器的一種方案。圖13是一個直觀示意圖，它表示了用在圖12所述的效果處理器中的線性反饋移位寄存器(LFSR)的一種方案。圖14是一個狀態(tài)-空間濾波器電路示意圖，它用于圖12所描述的效果處理器中。圖15是一個描述應(yīng)用于音符(Note)信號的振幅包絡(luò)函數(shù)的曲線圖。圖16是一個示意框圖，表示了一個頻道效應(yīng)狀態(tài)機(jī)。圖17是一個示意框圖，例舉了一種和聲處理電路的組件。結(jié)合圖16參照圖1，其示意框圖例舉了混響狀態(tài)機(jī)1510的各個組件?；祉憼顟B(tài)機(jī)1510使用一種混響深度音樂設(shè)備數(shù)字接口控制參數(shù)對送往混響處理器的頻道采樣的百分比進(jìn)行確定?；祉懹嬎闵婕皩σ粋€信號的低通濾波，和求取多個經(jīng)濾波的信號與多個被遞增延遲的、經(jīng)濾波和被調(diào)制的此信號的拷貝的綜合?；祉憼顟B(tài)機(jī)1510的輸出被送往輸出累加器(未示出)。以便與來自如圖2A和圖2B所示效果處理器108中的其它狀態(tài)機(jī)的輸出信號相加?；祉憼顟B(tài)機(jī)1510是一種數(shù)字混響器，其混響效果是通過在信號通道中插入一個多重延遲、累加延遲和未延遲信號形成多重回聲音頻信號實現(xiàn)的。多重延遲由一個具有多抽頭的延遲線存儲器1702提供。在一說明性方案中，用一個先進(jìn)先出緩沖存儲器實現(xiàn)延遲線存儲器1702，該緩沖存儲器有805個具有14位字長的字。然而，許多適當(dāng)?shù)木彌_存儲器長度和字長也適合于延遲線存儲器1702。在一個方案中，延遲線存儲器1702包含為確定非立體聲混響的77、388、644、799字處的抽頭。在其它方案中，抽頭安置在其它合適的字位置處。在某些方案中，延遲抽頭布置是程序控制的。抽頭在77、388、644、799字處的延遲信號和延遲線存儲器1702末端的延遲信號，被分別加給一階低通濾波器1710、1712、1714、1716、和1718。在乘法器1720、1722、1724、1726和1728中，來自此一階低通濾波器1710、1712、1714、1716、和1718的濾波和延遲信號，分別與各自的增益因數(shù)G1、G2、G3、G4、和G5相乘。在此說明性方案中，增益因數(shù)G1、G2、G3、G4、和G5是可編程的。在加法器1730中，來自乘法器1720、1722、1724、和1726的延遲、濾波和倍增信號被累加，產(chǎn)生一非立體聲混響結(jié)果。使用加法器1732，將位于乘法器1728輸出端的延遲線存儲器1702末端的濾波延遲信號加入到加法器1730輸出端的非立體聲混響結(jié)果，產(chǎn)生一個左頻道混響信號。使用加法器1734，將位于乘法器1728輸出端的延遲線存儲器1702末端的濾波延遲信號從在加法器1730輸出端的非立體聲混響結(jié)果中減去，產(chǎn)生一個右頻道混響信號。將加法器1730生成的非立體聲混響結(jié)果施加于乘法器1736，它能將非立體聲混響結(jié)果與反饋因數(shù)F相乘。盡管反饋因數(shù)有其它合適的數(shù)值，在所述方案中，反饋因數(shù)F為1/4。在加法器1708中，由乘法器1736生成的結(jié)果被加到一個相應(yīng)于混響狀態(tài)機(jī)1510的輸入信號的信號中，并且輸入延遲線存儲器1702中以形成混響狀態(tài)機(jī)1510中的反饋通道。為了縮減內(nèi)存需求，混響狀態(tài)機(jī)1510以4410赫茲運行。通過加法器1708被加到延遲線存儲器1702的輸入音頻信號被作十取一處理從44.1KHz到4410Hz采樣，并且在退出混響狀態(tài)機(jī)1510后被作插值處理返回44.1KHz。效果處理器108的音頻信號以44.1KHz輸送，使用六階低通濾波器1704濾波，使用十取一器1706以因數(shù)10進(jìn)行十取一處理。六階低通濾波器1704使用三個二階無限脈沖響應(yīng)(IIR)低通濾波器將音頻信號濾波為2000Hz。在所述方案中，十取一器1710是一個實現(xiàn)簡單的單極濾波器功能的一階無限脈沖響應(yīng)濾波器，它利用移位和加法操作而不是乘法操作來節(jié)省電路面積和操作時間。依靠使左頻道的混響信號通過一個10倍插值器1740和一個六階低通濾波器1742將混響后的音頻信號恢復(fù)到44.1KHz，可產(chǎn)生一個44.1KHz的左頻道混響信號。在所述方案中，10倍插值器1740與十取一器1706等同。右頻道的混響信號通過一個10倍插值器1744和一個六階低通濾波器1746可產(chǎn)生一個44.1KHz的右頻道混響信號。盡管為混響狀態(tài)機(jī)1510例舉了一個獨特的電路方案，混響模擬器也可以采用其它的適當(dāng)方案。尤其是，一種適當(dāng)?shù)幕祉憼顟B(tài)機(jī)可以包括一個具有或多或少存儲單元的延遲線存儲器，并且各個別的存儲單元可以擁有或大或小的位寬度。各種其它的濾波器也可以采用，例如用全通濾波器代替低通濾波器。延遲線存儲器可設(shè)置有或多或少的抽頭。而且，增益因子G可以為固定值或可編程的，并且可具有各種適當(dāng)?shù)奈粚挾?。在混響使用之前對音頻信號作十取一處理非常有利于從根本上縮減混響狀態(tài)機(jī)的內(nèi)存需求。例如，在例舉的方案中，延遲線存儲器1702包括805個12位的存儲單元，使整個存儲容量約為1200字節(jié)。若不作十取一和插值，就要利用約為12,000字節(jié)的密度較低的隨機(jī)存取存儲器來實現(xiàn)混響模擬器功能，這是一遠(yuǎn)大于一低成本高功能性的或單芯片、高功能性的合成器應(yīng)用中所可能的存儲容量。雖然所述混響狀態(tài)機(jī)1510的十取一因子和插值因子取值為10，在各種不同方案中，混響狀態(tài)機(jī)可以采用其它合適因數(shù)進(jìn)行十取一和插值。參照圖2A和圖2B，這兩個示意框圖例舉了波形表合成器裝置100的兩個方案的高層框圖，它從一個存儲器取出所存的波形表數(shù)據(jù)，產(chǎn)生為演奏的多個聲部的音樂信號。與通常的波形表合成器相比，波形表合成器裝置100的存儲器存儲容量得到大幅度縮減。在一種說明性方案中，只讀存儲器的存儲容量減至小于0.5兆字節(jié)(Mbyte)的量值，例如約為300千字節(jié)(Kbyte)，隨機(jī)存取存儲器的存儲容量減至近似為1千字節(jié)(Kbyte)的量值；與此同時，使用此處披露的多重存儲節(jié)省技術(shù)產(chǎn)生高質(zhì)量音頻信號。在所例舉的方案中，波形表合成器裝置100支持32種音。多數(shù)樂器的每個均與波形表合成器裝置100產(chǎn)生的音相對應(yīng)的音符，被分解成兩個分量，即一個高頻采樣和一個低頻采樣。相應(yīng)地，32個音中每個音的兩個頻率分量被實現(xiàn)為64種獨立操作符。一個操作符是一單個的波形數(shù)據(jù)流，并且相應(yīng)于一種音的一個頻率分量。在某些情況中，使用多于兩個頻帶的采樣生成一個音符，從而使少于32個的分離音常常被加以處理。在其他情況中，單個頻帶信號已足以再生一個音符。偶而，全部操作符演奏使用兩個或更多操作符的音符，致使一個完全的32音不能得到支持。為了適應(yīng)這種情況，應(yīng)確定聲音的最小貢獻(xiàn)值，并且具有最小貢獻(xiàn)的音在一條新的“音符啟動”消息被要求時中斷。使用多重獨立操作符還促進(jìn)一種波形表合成器中的分層和定義衰減技術(shù)的實現(xiàn)。許多音和音響效果是多重簡單音的合成。分層是一種使用處于同一時刻的幾個波形進(jìn)行組合的技術(shù)。當(dāng)一個音分量用于多重音中時，節(jié)省了存儲器內(nèi)存。定義衰減是一種類似于分層的技術(shù)。使用兩個或更多的振幅隨時間變化的分量音能再生許多隨時間變化的音。當(dāng)某些音以某個特定分量音開始，并隨時間變?yōu)榱硪粋€不同的分量音時，即發(fā)生交叉衰減。波形表合成器裝置100包括一個音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102，一個音調(diào)(Pitch)發(fā)生器104，一個采樣只讀存儲器106，和一個效果處理器108。通常，音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102接收一個輸入音樂設(shè)備數(shù)字接口串行數(shù)據(jù)流，分析此數(shù)據(jù)流，從采樣只讀存儲器106中抽取相關(guān)消息，并且傳送此相關(guān)消息到音調(diào)發(fā)生器104和效果處理器108中。在一種方案中，如圖2A所示，通過系統(tǒng)總線122從主處理器120中獲取音樂設(shè)備數(shù)字接口串行數(shù)據(jù)流。典型的主處理器120是一種類似于PentiumTM處理器或PentiumProTM處理器的x86處理器。例如，典型的系統(tǒng)總線122是一個ISA總線。在第二種方案中，如圖2B所示，從類似于游戲機(jī)這種裝置的鍵盤130上接收音樂設(shè)備數(shù)字接口串行數(shù)據(jù)流。采樣只讀存儲器106以音符的形式存儲波形表音響消息采樣，音符被編碼為一個脈碼調(diào)制(PCM)波形，并被分解為相互分離的頻帶，一個高頻帶和一個低頻帶。將一個音符分解為兩個頻帶，被處理的操作符數(shù)加倍。然而，附加操作符引起的缺點超出了大幅度縮減存儲器存儲容量所帶來的補(bǔ)償，大幅度縮減存儲容量是通過在低頻帶和高頻帶間采用適當(dāng)選擇的頻率劃分實現(xiàn)的。由于對正確選取頻分界限高頻頻譜成分接近常數(shù)，以致能由高頻帶信號的一單個周期采樣能再現(xiàn)高頻帶，故為持續(xù)音響，大幅度縮減內(nèi)存能實現(xiàn)。隨著高頻分量的移開，低頻帶以較低采樣率采樣，而用較少內(nèi)存存儲一個低頻帶信號的長頻譜展開。對于打擊音響，由于高頻成分快速衰減或成為靜態(tài)，因此一個高頻帶即使以高采樣率采樣，大幅度縮減內(nèi)存也能實現(xiàn)。移開高頻分量，在一個比高頻采樣時間長得多的采樣期間，對低頻帶以較低采樣率進(jìn)行采樣，來再生通過濾波一個靜態(tài)波形及對波形加入濾波靜態(tài)信號分量的方法是難以恢復(fù)的精細(xì)頻譜變化。無論采樣是高頻帶分量或是低頻帶分量，存儲在采樣只讀存儲器106中的脈碼調(diào)制波形，均以信號頻譜成分所決定的最低可能采樣率采樣。在某些方案中，以最低可能采樣率采樣能大幅度縮減用于保持采樣值的隨機(jī)存取存儲器、各種緩沖存儲器、及先進(jìn)先出緩沖存儲器的存儲容量，縮減數(shù)據(jù)通道寬度，并由此減小電路尺寸。隨后為了將高頻帶和低頻帶成分恢復(fù)為統(tǒng)一的采樣率，在處理前對采樣進(jìn)行插值。音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102以31.25千波特(KBaud)的確定速率接收一個音樂設(shè)備數(shù)字接口串行數(shù)據(jù)流，轉(zhuǎn)換串行數(shù)據(jù)為并行數(shù)據(jù)形式，并且將音樂設(shè)備數(shù)字接口并行數(shù)據(jù)分析成為音樂設(shè)備數(shù)字接口命令和數(shù)據(jù)。音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102從數(shù)據(jù)中分離音樂設(shè)備數(shù)字接口命令、解釋音樂設(shè)備數(shù)字接口命令、將數(shù)據(jù)格式化為控制消息供音調(diào)發(fā)生器104和效果處理器108使用、在音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102與音調(diào)發(fā)生器104和效果處理器108的各種隨機(jī)存取存儲器和只讀存儲器構(gòu)件之間傳送數(shù)據(jù)和控制消息。音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102產(chǎn)生的控制消息包括供音調(diào)發(fā)生器104使用的音樂設(shè)備數(shù)字接口音符數(shù)、采樣數(shù)、音調(diào)調(diào)諧、音調(diào)彎曲、和顫音深度。音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102產(chǎn)生的控制消息還包括供效果處理器108使用的頻道音量、左調(diào)和右調(diào)、混響深度、以及和聲深度。并且，音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102為合成處理協(xié)調(diào)預(yù)置控制消息。通常，音調(diào)發(fā)生器104以與原始記錄采樣率相等的采樣率從采樣只讀存儲器106中提取采樣。由于音調(diào)發(fā)生器104改變采樣率，采用音調(diào)發(fā)生器104來實現(xiàn)顫音效果。音調(diào)發(fā)生器104還對供效果處理器108使用的采樣進(jìn)行插值處理。尤其是，音調(diào)發(fā)生器104以所需的音樂設(shè)備數(shù)字接口音符數(shù)，及考慮音調(diào)調(diào)諧、顫音深度和音調(diào)彎曲效果而確定的采樣率，從采樣只讀存儲器106中讀取原始采樣值。為了同步效果處理器108使用的采樣，音調(diào)發(fā)生器104通過將原始采樣率插值到一個44.1KHz的常數(shù)采樣率實現(xiàn)采樣率轉(zhuǎn)換。插值的采樣被存儲在音調(diào)發(fā)生器104和效果處理器108之間的一個緩沖存儲器110中。通常，效果處理器108將諸如時間變化濾波、包絡(luò)產(chǎn)生、音量、音樂設(shè)備數(shù)字接口特殊轉(zhuǎn)調(diào)、和聲及混響的效果加入數(shù)據(jù)流，并且產(chǎn)生以常速率執(zhí)行的操作符及頻道專用數(shù)據(jù)控制。效果處理器108接收經(jīng)插值的采樣并加以諸如音量、轉(zhuǎn)調(diào)、和聲和混響的效果同時由包絡(luò)生成和濾波操作來改善聲音產(chǎn)生質(zhì)量。參照圖3，流程圖例舉關(guān)于某種實施方法的一個方案，即為了對包括持續(xù)音響、打擊音響和其它音響在內(nèi)的音響進(jìn)行子帶音采樣編碼，由一個樣本編輯器定向執(zhí)行。此方法涉及多步驟，包括一個第一級低通濾波步驟210、一個第二級低通濾波步驟220、一個高通濾波步驟230、一個可選擇的低通循環(huán)強(qiáng)制濾波步驟240、一個低通循環(huán)步驟250、一個可選擇的高通循環(huán)強(qiáng)制濾波步驟260、一個高通循環(huán)步驟270、一個分量十取一步驟280、及各種重現(xiàn)參數(shù)校準(zhǔn)步驟290。第一級低通濾波步驟210用于對高頻帶的采樣率設(shè)置一個上限，從而確音調(diào)頻信號重現(xiàn)的最大全保真度。由支持8位脈碼調(diào)制數(shù)據(jù)，波形表合成器裝置100保持最大頻譜分量的50dB信噪特性。對于高頻帶采樣率上限決定第一級低通濾波器的頻率特征。圖4是一種合適的采樣生成低通濾波器(未示出)的頻率響應(yīng)曲線圖。在一個說明性方案中，用于產(chǎn)生采樣的濾波器是2048抽頭有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器，它通過將一個上升余弦窗口作用于一個正弦函數(shù)實現(xiàn)。由采樣編輯器確定的截止頻率(在所述例子中為5000Hz)生成一組由濾波程序存取的系數(shù)。在此例中，余弦窗口內(nèi)的系數(shù)為0.42、-0.5、和+0.08。第二級低通濾波器步驟220產(chǎn)生低頻帶信號，被編碼組成聲音的基本分量。第二級低通濾波器步驟220的截止頻率的選擇多少有些任意。選擇較低的截止頻率有利于生成一個采樣較少的低頻帶信號，不利之處在于增加了對高頻帶信號編碼的困難。較高的截止頻率選擇值有利于減少對高頻帶信號編碼的困難，而缺點是節(jié)省的內(nèi)存少。一種合適的技術(shù)是先選擇一截止頻率，它將衰減35dB以上的分量配置進(jìn)高頻帶信號。為了產(chǎn)生一個具有常振幅的信號，在一個包絡(luò)整形子步驟222中，第二級低通濾波器的輸出經(jīng)歷一個可變增益階段。包絡(luò)整形子步驟222涉及對一個人造包絡(luò)壓縮并用作于一個采樣波形。如果對初始音振幅進(jìn)行人工整形或平滑，隨時間衰減音通常能作循環(huán)。如果重放時再產(chǎn)生原始衰減，包絡(luò)的應(yīng)用允許用一個未衰減的循環(huán)音近似一個衰減音。第二級低通濾波步驟220的輸出信號控制與初始信號振幅差不多大小的動態(tài)范圍。對于以8位脈碼調(diào)制格式編碼的采樣，量化噪聲隨著信號強(qiáng)度減弱變得有害了。為了保持相對于量化噪聲的高信號強(qiáng)度，在假設(shè)信號衰減是伴隨自然過程產(chǎn)生的、近似為指數(shù)衰減的前提下，包絡(luò)整形子步驟222整形衰減信號。包絡(luò)整形子步驟222首先近似衰減信號包絡(luò)224。20毫秒的窗口被檢查，并且每個窗口被賦與一個包絡(luò)值，用以表示該窗口的最大信號變化范圍。隨后，包絡(luò)整形子步驟222使用范圍在例如0.02到1.0間的指數(shù)值(相對于一個窗口起始處的信號)，尋找純指數(shù)衰減226的最好近似。記錄此最好指數(shù)擬合用于重現(xiàn)。然后，包絡(luò)整形子步驟222用一個逆包絡(luò)228處理聲音采樣，以構(gòu)成一個近似平滑信號。此近似平滑信號以所記錄的近似于初始波形的包絡(luò)重現(xiàn)。高通濾波器步驟230是對第二級低通濾波器步驟220的補(bǔ)充，并且使用相同的截止頻率。信號的高通部分被放大以保持一個最大信號強(qiáng)度。循環(huán)是一種波形表處理策略，以此策略只存儲一個定音調(diào)的音波形的原始部分，而消除整個波形存儲。多數(shù)的定音調(diào)音是時間上冗余的，定音調(diào)音的時域波形經(jīng)一定時段后重復(fù)或近似重復(fù)。子帶編碼方法包括，涉及低通循環(huán)強(qiáng)制濾波步驟240、低通循環(huán)步驟250、可選擇高通循環(huán)強(qiáng)制濾波步驟260、及高通循環(huán)步驟270的若干個循環(huán)步驟?？蛇x擇的高通循環(huán)強(qiáng)制濾波步驟260最適合于對因細(xì)微改變聲音而永遠(yuǎn)不能變?yōu)橹芷谝舻囊暨M(jìn)行編碼，迫使聲音信號成為周期性的。多數(shù)的打擊音永遠(yuǎn)不能變?yōu)橹芷谝?。其它音也只有?jīng)過一個很長的時段后才變?yōu)橹芷谝?。低通循環(huán)強(qiáng)制濾波步驟240被應(yīng)用于由第一低通濾波器步驟210、第二低通濾波器步驟220、及高通濾波器步驟230產(chǎn)生的采樣波形。低通循環(huán)強(qiáng)制濾波步驟240被用于產(chǎn)生一個合適的近似周期波形，此波形經(jīng)一個循環(huán)后再產(chǎn)生、而不敢引入可聽見的、有害的人為雜音。由于非調(diào)諧的高頻譜成分，非周期波形通常具有一種無周期形式。高頻成分比低頻成分衰減更快，致使借助在一個相當(dāng)長時間周期內(nèi)的循環(huán)能逐漸促成一個波形循環(huán)。對于不同的樂器和音調(diào)，循環(huán)時間是變化的。在波形表合成方法中，各種波形的循環(huán)過程和特性得到充分了解。低通循環(huán)強(qiáng)制濾波步驟240使用一種具有隨時間變化選擇性的梳狀濾波器，加速從非周期波形中去除非諧波頻譜成分。在一個方案中，循環(huán)強(qiáng)制過程是人工控制的，此時如果選擇性增長太快，梳狀濾波器的操作會是可耳聞的。典型地，如果濾波周期選擇為所需音調(diào)基頻的整數(shù)倍，低通循環(huán)強(qiáng)制濾波運行最佳。根據(jù)促進(jìn)波形循環(huán)、不引入有害的人為雜音的原則，選擇系數(shù)。圖5是一個示意方框電路圖，例舉了作為低通循環(huán)強(qiáng)制濾波使用的梳狀濾波器400的一種方案。循環(huán)概念與為測定信號重復(fù)周期所作的采樣和分析有關(guān)。除信號采樣和分析外，低通循環(huán)強(qiáng)制濾波還包括低通濾波。應(yīng)用各種規(guī)則確定是否已找到一個周期。第一種規(guī)則是，周期是由波形上越過一個直流電平或零振幅電平的兩個點限定的，并且兩點的導(dǎo)數(shù)在一定近似范圍內(nèi)視為相等。第二種規(guī)則是，此周期或等于采樣基頻周期或為基頻周期的整數(shù)倍。梳狀濾波器400有一個可變增益，并且被用作一個周期強(qiáng)制濾波器。梳狀濾波器400包括一個延遲線402、一個反饋放大器404、一個輸入放大器406、和一個加法器408。一個輸入信號作用在輸入放大器406的一個輸入端。一個來自延遲線402的反饋信號作用于反饋放大器404的輸入端。一個來自輸入放大器406的放大輸入信號和一個來自反饋放大器404的放大反饋信號分別作用于加法器408。延遲線402接收來自加法器408的放大輸入信號與放大反饋信號的疊加信號。來自梳狀濾波器400的輸出信號是由加法器408輸出的信號。反饋放大器404具有一個時變選擇性因子α。輸入放大器406具有一個時變選擇性因子α-1。梳狀濾波器400有兩個設(shè)計參數(shù)，以采樣頻率(44.1KHz)采樣時的延遲線402尺寸N，及一個時變選擇性因子α。具有代表性地，選擇N或使得濾波的周期等于預(yù)期音符的基頻周期，或使得濾波的周期為基頻周期的整數(shù)倍。將選擇性因子α隨時間的變化模擬為一組線段。在圖6中描述了選擇性因子α，選擇性因子α通常以零為初值并且逐漸增加。隨著選擇性因子α的增加，信號諧波含量的電平逐漸減小。選擇性因子α的一個典型終值是0.9。再參照圖3，低通循環(huán)步驟250與一個傳統(tǒng)的波形表采樣產(chǎn)生過程一致。所有熟知的常規(guī)和傳統(tǒng)的波形表采樣產(chǎn)生方法可應(yīng)用于低通循環(huán)步驟250。這些方法普遍使用如下步驟采樣一個聲頻信號，經(jīng)過一個恰當(dāng)采樣時間周期進(jìn)行循環(huán)采樣以確定一個時域波形重復(fù)周期，在整個周期內(nèi)保存采樣。為了實現(xiàn)音調(diào)重構(gòu)，當(dāng)進(jìn)行采樣時，經(jīng)一個完整循環(huán)周期保存的波形采樣從存儲器中重復(fù)讀出、處理、演奏?？蛇x擇的高通循環(huán)強(qiáng)制濾波步驟260類似于低通循環(huán)強(qiáng)制濾波步驟240，但在音頻的高頻分量執(zhí)行操作。高通循環(huán)強(qiáng)制濾波步驟260作用于從高通濾波器步驟230產(chǎn)生的采樣波形。高通循環(huán)強(qiáng)制濾波步驟260使用一種圖5所示的具有隨時間變化選擇性的梳狀濾波器400，加速從無周期波形中去除非諧波頻譜成分。使用以采樣頻率采樣時的延遲線402量值N和適合于高頻帶采樣的時變選擇性因子α操作梳狀濾波器400。除了在音頻的高頻分量執(zhí)行操作外，高通循環(huán)步驟270類似于低通循環(huán)步驟250。高通循環(huán)步驟270作用于從高通循環(huán)強(qiáng)制濾波步驟260產(chǎn)生的采樣波形。分量十取一步驟280是采樣生成的一個向下采樣操作。因為以一個高采樣率易于產(chǎn)生音頻信號中重復(fù)頻率結(jié)構(gòu)，故在分量十取一步驟280之前，以原始音頻信號采樣率例如44.1Hz進(jìn)行執(zhí)行子帶音采樣編碼步驟。為了節(jié)省采樣只讀存儲器只讀存儲器106中的內(nèi)存，分量十取一步驟280縮減采樣率，產(chǎn)生包含具有縮減采樣率的高頻帶波形和低頻帶波形的兩個循環(huán)脈碼調(diào)制波形，而其他則與低通循環(huán)步驟250和高通循環(huán)步驟270產(chǎn)生的循環(huán)信號相同。為波形表合成器預(yù)備波形的，一個目標(biāo)是將一個聽不見的循環(huán)引入波形。如果在引入循環(huán)時波形中不插入突變、波形的一階導(dǎo)數(shù)(斜率)是連續(xù)的、波形振幅接近常數(shù)的、循環(huán)量與音頻基頻的整數(shù)倍相等的，則循環(huán)是聽不見的。當(dāng)以原始音頻信號采樣率(例如44.1Hz)對波形進(jìn)行過量采樣時，滿足上述要求的波形最易于找到。分量十取一步驟280被用來生成一波形就象是分別由低通循環(huán)步250和高通循環(huán)步驟270產(chǎn)生的低頻帶和高頻帶循環(huán)采樣，而同時大幅度縮減用于存儲采樣的內(nèi)存容量。分量十取一步驟280包括若干子步驟確定十取一比282、十取一時產(chǎn)生一個整數(shù)循環(huán)量的音調(diào)移位284、產(chǎn)生整數(shù)循環(huán)結(jié)束點的插入零286、十取一288、和計算虛擬采樣率289。確定十取一比步驟282包括基于如圖9所示的插值濾波器的操作特性的十取一選擇。用來確定十取一的過渡帶802的低頻邊界為0.4fs。十取一比由初始濾波步限定，并且當(dāng)使用插值濾波器時，濾波頻率選擇為有效。采用音調(diào)移位和插值節(jié)省內(nèi)存，因為一個樂器音質(zhì)(音色)不會隨音調(diào)的小變化劇烈改變。相應(yīng)地，當(dāng)以一個微小差別采樣率再生音調(diào)時，采用音調(diào)移位和插值允許用所記錄的波形代替類似于原始音音調(diào)的音調(diào)。盡管音調(diào)移位產(chǎn)生諸如一個高調(diào)顫音這樣的能聽見的人為雜音，移位和插值對于小音調(diào)移位是有效的。音調(diào)移位步驟284用立方插值移位音調(diào)，產(chǎn)生一個基于十取一的整數(shù)循環(huán)量值。在一個所述方案中采用音調(diào)移位284，因為此示范的波形表合成器裝置100只支持整數(shù)循環(huán)量值。波形表合成器的其它方案不受限于整數(shù)循環(huán)量值，故省略音調(diào)移位步驟284。在一個例子中，一個具有44.1KHz的采樣率的37個采樣長度的循環(huán)以十取一比4進(jìn)行十取一處理，得到的循環(huán)長度值為9.25。所述的波形表合成器裝置100不支持此非整數(shù)循環(huán)長度。因此，采用立方插值由音調(diào)移位步驟284以一個因子1.027777作音調(diào)移位波形的頻率，產(chǎn)生一個以44.1KHz采樣的、具有以36個采樣作為一個周期的新波形。如果被處理的波形的循環(huán)點不能被十取一比整除，使用插零286步驟。將零值加入采樣波形的起始處，充分移動波形使得循環(huán)點能由十取一比整分。十取一步驟288，由波形中廢棄采樣產(chǎn)生一個具有縮減采樣率的新波形。廢棄采樣數(shù)由確定十取一比步驟282中所確定的十取一比確定。例如，從插零步驟286得到一個36采樣波形以4十取一比進(jìn)行十取一，使每4個采樣中的第四個采樣被保留，并且其它采樣被丟棄。一個虛擬采樣率計算步驟289用于調(diào)整虛擬采樣率，以使一被再生信號能再現(xiàn)原始采樣信號的音調(diào)。做此計算是為了適應(yīng)音調(diào)移位步驟284帶來的頻率變化。例如，如果一個原始音符具有1191.89Hz的頻率，并且以1.027777調(diào)節(jié)產(chǎn)生一個循環(huán)量值36，以音符頻率被移位到1225Hz。當(dāng)一個具有11025Hz采樣率的再生的波形以循環(huán)量值9重放時，聲音的音調(diào)為1225Hz。為了重現(xiàn)1191.89Hz的原始聲音頻率，再生波形的虛擬采樣頻率以1.027777進(jìn)行下調(diào)，以致新波形具有一個10727Hz的虛擬采樣率和一個循環(huán)量值9，產(chǎn)生一個1191.89Hz音調(diào)的聲音。按照需要或為了節(jié)省內(nèi)存，各種的重現(xiàn)構(gòu)參數(shù)調(diào)整290步驟可選擇地用于逐個音調(diào)地改進(jìn)采樣。當(dāng)應(yīng)用于持續(xù)音響或沖擊音響時，可變采樣率的波形表合成技術(shù)使用認(rèn)真選擇的各種執(zhí)行參數(shù)，使特音調(diào)響信號獲得高音質(zhì)。這些執(zhí)行參數(shù)包括分隔頻率、濾波器頻率、采樣期間隔等等。例如，如果手動使用可變?yōu)V波，一個波形將偶而產(chǎn)生一個改善的再生音符。在另一個例子中，如果單個采樣被一個采樣中的多個頻帶、甚至多個樂器分享，可以節(jié)省內(nèi)存。一個波形共享的特殊例證存在于一個普通音樂設(shè)備數(shù)字接口技術(shù)說明中，在其中確定了四個鋼琴，包括一個音響宏大的鋼琴。由所有四個鋼琴產(chǎn)生的一個波形，與每個鋼琴通過一個或多個重現(xiàn)參數(shù)的改變所產(chǎn)生的一個不同音響相同。在另一個實施例中，有二個參數(shù)控制時變?yōu)V波器的初始濾波截止頻率。一個參數(shù)根據(jù)音符的力度減小濾波截止頻率，重放的音越柔和，初始截止頻率就越低。第二個參數(shù)根據(jù)一個音符的音調(diào)移位量調(diào)節(jié)初始截止頻率，當(dāng)一個音符向上作音調(diào)移位，截止頻率降低，向下音調(diào)移位產(chǎn)生一個較強(qiáng)的諧波成分。調(diào)節(jié)第二個參數(shù)促進(jìn)平滑音色過渡通過分音。參照圖7，一個示意框圖示出了音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102與各種音調(diào)發(fā)生器104和效果處理器108的隨機(jī)存取存儲器和只讀存儲器結(jié)構(gòu)的連接。音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102直接與一個音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器只讀存儲器602連接，并且通過一個音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器隨機(jī)存取存儲器機(jī)606與一個音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器隨機(jī)存取存儲器604相連接。音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器隨機(jī)存取存儲器機(jī)606，通過一個先進(jìn)先出存儲器610和一個音調(diào)發(fā)生器數(shù)據(jù)機(jī)612向音調(diào)發(fā)生器隨機(jī)存取存儲器608提供數(shù)據(jù)。音樂設(shè)備數(shù)字接口解釋機(jī)隨機(jī)存取存儲器機(jī)606和音調(diào)發(fā)生器數(shù)據(jù)機(jī)612，是控制效果處理的典型的操作符或狀態(tài)機(jī)。音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器隨機(jī)存取存儲器機(jī)606通過先進(jìn)先出存儲器616和效果處理器數(shù)據(jù)機(jī)618向效果處理器隨機(jī)存取存儲器614提供數(shù)據(jù)。音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器隨機(jī)存取存儲器機(jī)606通過先進(jìn)先出存儲器620和效果處理數(shù)據(jù)機(jī)618，從效果處理器隨機(jī)存取存儲器614接收數(shù)據(jù)。音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器只讀存儲器602提供消息，用于音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102響應(yīng)“音符啟動”命令的發(fā)出解釋音樂設(shè)備數(shù)字接口命令和數(shù)據(jù)格式。音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器只讀存儲器602包括樂器消息、音符消息、操作符消息、及一個音量/表達(dá)查找表。樂器消息是針對特定樂器的。在音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器只讀存儲器602的樂器消息部分中，給波形表合成器裝置100支持的每個樂器分配一個入口，并且對其進(jìn)行編碼。一個樂器的樂器消息包括(1)多重采樣的總的或最大采樣數(shù)；(2)和聲深度缺省值；(3)混響度缺省值；(4)左/右調(diào)缺省及(5)音符消息指針。多重采樣數(shù)為音樂設(shè)備向音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102提供可行的多重采樣數(shù)。和聲度缺省為效果處理器108的處理操作指定一個為音樂設(shè)備生成的和聲缺省量?；祉懚热笔樾Ч幚砥?08的處理操作指定一個為音樂設(shè)備生成的混響缺省量。左/右缺省指定一個缺省掃調(diào)位置，普遍用于打擊音樂設(shè)備。音符消息的指針指向音符消息中的第一入口，對應(yīng)于一個音樂設(shè)備的多重采樣。多重采樣數(shù)參數(shù)確定了與一臺音樂設(shè)備相關(guān)的第一入口后面的其它入口。音符消息包含特定于每個多重采樣音符的消息，它包括(1)一個最大音調(diào)；(2)一個自然音調(diào)；(3)一個操作符數(shù)；(4)一個包絡(luò)量度標(biāo)志；(5)一個操作符只讀存儲器(D只讀存儲器)/效果只讀存儲器(E只讀存儲器)指針；及(6)一個時變?yōu)V波操作符參數(shù)(F只讀存儲器)指針。最大音調(diào)對應(yīng)于最大音樂設(shè)備數(shù)字接口關(guān)鍵值、音樂設(shè)備數(shù)字接口“音調(diào)啟動”命令的一部分，為實現(xiàn)最大音調(diào)采用特殊多重采樣。自然音調(diào)是一個音樂設(shè)備數(shù)字接口的關(guān)鍵值，根據(jù)此值記錄存儲的采樣樣品。一個音符的音調(diào)移位根據(jù)要求的音樂設(shè)備數(shù)字接口關(guān)鍵值與自然音調(diào)值的差值確定。操作符數(shù)決定了組合形成一個音符的個別操作符或采樣的個數(shù)。包絡(luò)量度因子控制，是否用一個包絡(luò)狀態(tài)機(jī)(未示出)標(biāo)定隨音調(diào)變化的包絡(luò)時間常數(shù)。通常，包絡(luò)狀態(tài)機(jī)根據(jù)音樂設(shè)備數(shù)字接口關(guān)鍵值相對于某個音的自然音調(diào)值的改變，標(biāo)定包絡(luò)的時間參數(shù)。O只讀存儲器/E只讀存儲器指針指向一個音符的第一操作符器只讀存儲器入口，它與隨后的由操作符數(shù)決定的入口序列組合，完成整個音符。O只讀存儲器/E只讀存儲器指針還指向一個操作符的包絡(luò)參數(shù)。F只讀存儲器指針指向與此音符相關(guān)的一個濾波消息只讀存儲器(未示出)中的結(jié)構(gòu)。操作符消息包含用于產(chǎn)生多重采樣的特定于個別操作符和采樣的消息。操作符消息參數(shù)包括(1)一個采樣地址只讀存儲器指針；(2)一個自然采樣率；(3)一個四分一音調(diào)移位標(biāo)志；及(4)一個音調(diào)顫音符消息只讀存儲器指針。采樣地址只讀存儲器指針指向一個采樣地址只讀存儲器(未示出)中的一個地址，采樣地址只讀存儲器包含與被存儲的采樣有關(guān)的地址，這些地址包括起始地址、終止地址和循環(huán)數(shù)。自然采樣率代表所存儲采樣的原始采樣率。自然采樣率用于計算在收到“音符啟動”命令時的音調(diào)移位變化。四分之一音調(diào)移位標(biāo)志指定音調(diào)移位值是以半音還是四分之一的半音計算。音調(diào)顫音符消息只讀存儲器指針是進(jìn)入音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器只讀存儲器602的音調(diào)顫音符消息的指針，它為操作符提供音調(diào)顫音參數(shù)。音量/表達(dá)式查找表包含用于音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102的，便于頻道音量和頻道表示控制的數(shù)據(jù)。音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器隨機(jī)存取存儲器604為內(nèi)部通信先進(jìn)先出存儲器，存儲與內(nèi)部操作符和臨時存儲器有關(guān)的消息。音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器隨機(jī)存取存儲器604包括一個頻道消息存儲器，一個操作符消息存儲器，一個音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器，及一個效果處理器先進(jìn)先出存儲器。頻道消息存儲器分配給音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102，用于存儲與特定音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道有關(guān)的消息。例如，在一個16頻道波形表合成器裝置100中，頻道消息存儲器包括16個元件，一個元件對應(yīng)一個頻道。頻道消息存儲元件存儲若干參數(shù)，它包括將一個樂器分配給一個特定音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道的頻道樂器配置參數(shù)；由音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道壓命令指定的用于改變由包絡(luò)發(fā)生器加載在某個音符上的顫音量值的頻道壓值；由音樂設(shè)備數(shù)字接口音調(diào)彎曲改變命令指定在相位增量計算中供音調(diào)發(fā)生器104使用的音調(diào)彎曲值；及決定允許的音調(diào)彎曲值邊界范圍的音調(diào)彎曲敏感度。頻道消息存儲元件存儲的參數(shù)還包括精細(xì)調(diào)諧值和粗糙調(diào)諧值，在音調(diào)發(fā)生器104的相位增量計算中用來調(diào)諧-音符；由一個掃調(diào)操作符改變命令指定的供效果發(fā)生器108的掃調(diào)發(fā)生器使用的掃調(diào)值；供音調(diào)發(fā)生器104用來控制引入頻道的顫音大小的調(diào)制值。頻道消息存儲元件存儲參數(shù)還包括由頻道音量操作符改變命令指定的設(shè)定效果處理器108的音量發(fā)生器中的音量的頻道音量值；按頻道表示控制改變命令控制頻道的音量的頻道表達(dá)值?？刂品⒋鎯ζ鞅环峙涞揭魳吩O(shè)備數(shù)字接口編譯器102供存儲與控制符相關(guān)的消息?？刂品⒋鎯υ鎯Φ膮?shù)包括一個樂器賦值，它確定了對操作符的當(dāng)前樂器分配，一個現(xiàn)用操作符標(biāo)識標(biāo)明在收到“音符啟動”命令時，操作符是否被用于一個新的音符；操作符斷開標(biāo)識標(biāo)明對于一特定的音符操作符分配是否產(chǎn)生“音符退出”命令。樂器賦值由音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102使用來決定哪一個操作符在接收到一指定一已在演奏的音符的“音符啟動”命令后由同一音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道上同一樂器終止?？刂品顺鰳?biāo)志由音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102使用決定操作符終止是否擱置以便能適應(yīng)一新“音符啟動”命令。操作符消息存儲器還存儲下列參數(shù)，包括一個音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道參數(shù)對音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道指定一個操作符、多個與給定音符有關(guān)的操作符、一個保持標(biāo)志用于指定操作符演奏所使用的頻道接收“保持控制符”(SustainController)命令。保持標(biāo)志被用于保持包絡(luò)狀態(tài)機(jī)處于包絡(luò)的衰減狀態(tài)，直到保持被解除或操作符衰減到無振幅。操作符消息存儲元件也存儲一個延音標(biāo)志指定操作符正演奏的頻道接收“延音操作符”命令，音符消息存儲指針、操作符消息存儲指針。延音標(biāo)志標(biāo)示一個現(xiàn)存運行中的操作符不被“音符退出”命令終止直到接收到“延音斷”(SostenutoOff)命令。音符消息存儲指針為指定的音符消息指明音符存儲器。操作符消息存儲指針為指定音符消息指明操作符存儲。用于將數(shù)據(jù)消息從音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102傳輸?shù)揭粽{(diào)發(fā)生器104的先進(jìn)先出存儲器610是一個暫存緩沖寄存器，包括一個或多個元件用于存儲消息，并收集用于音調(diào)發(fā)生器104的完整消息。此完整消息包括一個消息類型區(qū)域、一個用于確定操作符是被分配還是被空置的應(yīng)用中操作符、一個用于確定哪一個操作符被新數(shù)據(jù)更新的操作符號、一個用于表明操作符的音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道分配的音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道號。有效消息類型包括一個更新操作符消息類型，用于更新操作符消息與任何操作符數(shù)據(jù)變化相應(yīng)；一個調(diào)制機(jī)構(gòu)變換類型和一個音調(diào)彎曲變換類型——它們與影響調(diào)制機(jī)構(gòu)值和音調(diào)彎曲值相對應(yīng)、和所有的聲音斷類型。消息還包括音調(diào)移位消息、音調(diào)顫音選擇指針、采樣收集器選擇指針、操作符原始采樣指定、調(diào)制機(jī)構(gòu)變換參數(shù)。采樣率指定用于在采樣收集器706(示于圖8中)中計算新的音調(diào)顫音率和相位增量函數(shù)值。調(diào)制機(jī)構(gòu)變換被用于與調(diào)制機(jī)構(gòu)操作符轉(zhuǎn)換命令對應(yīng)地為采樣收集器計算相位增量函數(shù)值。用于將數(shù)據(jù)消息從音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102傳輸?shù)叫Ч幚砥?08的先進(jìn)先出存儲器616是一個暫時緩沖寄存器，包括一個或多個元件，它們用于存儲消息并收集用于效果處理器108的完整消息。完整消息包括一個消息類型區(qū)域、一個確定操作符是否被定位或無效的應(yīng)用中操作符位、一個包絡(luò)標(biāo)定位用于確定包絡(luò)狀態(tài)機(jī)是否對指定的操作符根據(jù)音調(diào)移位標(biāo)定時間參數(shù)，一個操作符號用于確定哪一個操作符來接收消息、一個音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道號指定操作符的音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道分配、一個操作符標(biāo)志用于確定是否產(chǎn)生一音符退出或其它終止給定操作符的命令。有效消息類型包括頻道音量、掃調(diào)變換、混響度變換、和聲度變換、保持變換、延音變換、節(jié)目變化、音符啟動、音符退出、音調(diào)更新、復(fù)位全部操作符、挪用操作符、全部音符退出、全部音退出消息。消息還包括用于包絡(luò)狀態(tài)機(jī)的音調(diào)移位消息處理包絡(luò)標(biāo)定，一個“音符啟動速度”，當(dāng)消息類型要求一個由包絡(luò)狀態(tài)機(jī)使用的新操作符地址分配時，用于計算振幅最大值，當(dāng)消息類型是一新音樂設(shè)備數(shù)字接口掃調(diào)操作符變化命令時的掃調(diào)值。消息進(jìn)一步包括當(dāng)接收到一新音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道音量命令時的頻道音量消息、當(dāng)接收到一個新的音樂設(shè)備數(shù)字接口和聲度命令時的和聲度消息、當(dāng)接收到一個新的音樂設(shè)備數(shù)字接口混響命令時的混響度消息。消息中的附加消息包括由濾波狀態(tài)機(jī)(未示出)使用的對濾波消息和由包絡(luò)狀態(tài)機(jī)使用的對包絡(luò)消息的指針。先進(jìn)先出存儲器620是一個用于確定“操作挪用”條件的寄存器。在每一幀中，效果處理器108確定對全部聲音的最小作用者并將最小作用者號通過先進(jìn)先出存儲器620傳送到音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102。當(dāng)所有的操作符被分配時如果接收到一新“音符啟動”命令，音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102就在需要時挪用一操作符或多幀中的多個操作符來分配一個新的音符。當(dāng)音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102挪用一操作符時，通過先進(jìn)先出存儲器616傳送一消息通知效果處理器這一情況。在不同的方案中，效果處理器108通過對一個或多個參數(shù)包括音符的音量、操作符的包絡(luò)、與其它操作符增益相比較的一個操作符的相對增益、相對于其它樂器或聲音的某樂器的音量和一操作符表達(dá)式。這個表達(dá)式可與音符音量相配，但與音符的動態(tài)特性比靜態(tài)特性更相關(guān)，包括音調(diào)顫音。在一種方案中，效果處理器108通過監(jiān)視音符音量，操作符的包絡(luò)，和與其它操作符增益相比較的相對增益來估價一音符的作用。效果處理器108估算64個操作符對采樣頻率每一周期的作用并將作用值通過寫入先進(jìn)先出存儲器620傳輸?shù)揭魳吩O(shè)備數(shù)字接口編譯器102。音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102終止取小作用的操作符并激活一個新的操作符。關(guān)于圖8，示意方框圖例舉了一個音調(diào)發(fā)生器104，它確定從采樣只讀存儲器讀取，處理并傳送到效果處理器108的原始采樣的速率。在一個例子中，每一個44.1KHz幀中，輸出數(shù)據(jù)率是64個采樣，每一個操作符一個采樣。對應(yīng)于64個操作符的64個采樣實際上是被并列處理的。每一個聲音音符啟動常被編碼成兩個操作符，一個高頻帶操作符和一個低頻帶操作符，它們被同時處理，以使實際上兩個波形表機(jī)獨立地、同時地處理兩個采樣。音調(diào)發(fā)生器104包括三個基本計算機(jī)一個音調(diào)顫音狀態(tài)機(jī)702，一個采樣收集器704，及一個采樣率轉(zhuǎn)換器706。音調(diào)顫音狀態(tài)機(jī)702和音調(diào)發(fā)生器數(shù)據(jù)機(jī)612是互連接的，并且相互地傳送控制消息和數(shù)據(jù)。如果選擇音調(diào)顫音，音調(diào)顫音狀態(tài)機(jī)702在從采樣只讀存儲器106讀取原始采樣之前，以小量修正音調(diào)相位。音調(diào)顫音狀態(tài)機(jī)702也通過音調(diào)發(fā)生器只讀存儲器數(shù)據(jù)機(jī)708從音調(diào)發(fā)生器只讀存儲器707中接收數(shù)據(jù)。音調(diào)發(fā)生器數(shù)據(jù)機(jī)612和音調(diào)發(fā)生器只讀存儲器數(shù)據(jù)機(jī)708是用于控制數(shù)據(jù)存儲訪問的控制器或狀態(tài)機(jī)。采樣收集器704和音調(diào)發(fā)生器數(shù)據(jù)機(jī)612是互連接的，用于交換數(shù)據(jù)和控制信號，采樣收集器704從采樣只讀存儲器106中接收原始采樣數(shù)據(jù)，并且從音調(diào)發(fā)生器只讀存儲器707中接收數(shù)據(jù)。采樣收集器704通過先進(jìn)先出存儲器710向采樣率轉(zhuǎn)換器706傳送數(shù)據(jù)。采樣收集器704從音調(diào)發(fā)生器隨機(jī)存取存儲器608中讀取當(dāng)前采樣只讀存儲器地址，以此后討論的方式加入一個由顫音狀態(tài)機(jī)702確定的修正相位增量值，并且確定是否讀取一個新的采樣。該決定是根據(jù)相位增量的相加結(jié)果作出的。如果相位增量相加引起地址整數(shù)部分增加，采樣收集器704讀取下一個采樣并且將該采樣寫入音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710的一個適當(dāng)先進(jìn)先出存儲器，例如對于一個12先進(jìn)先出的保持前面11個采樣和此最新采樣。采樣率轉(zhuǎn)換器706插值從采樣只讀存儲器106獲得的脈碼調(diào)制波形數(shù)據(jù)。存儲的脈碼調(diào)制波形以最低可能采樣率采樣，依賴于采樣的頻率成分，是包含低還是高頻成分。常規(guī)線性插值技術(shù)不能恰當(dāng)?shù)卦偕盘?。為了根本改變語音信號的重組，采樣率轉(zhuǎn)換器706執(zhí)行一個12接頭插值濾波，它以采樣比256過量采樣。圖9是一個曲線圖，例舉一個適當(dāng)?shù)?2-接頭插值濾波器的頻率響應(yīng)。采樣率轉(zhuǎn)換器706通過音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710與采樣收集器704相連接，并且從一個采樣率轉(zhuǎn)換器濾波只讀存儲器712接收數(shù)據(jù)。采樣率轉(zhuǎn)換器706通過采樣率轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)緩沖器714和效果處理數(shù)據(jù)機(jī)618向效果處理器隨機(jī)存取存儲器614傳送數(shù)據(jù)。采樣率轉(zhuǎn)換器706每幀1次(例如，44.1KHz)讀取音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710的每個先進(jìn)先出存儲器，并對音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710中的12個采樣進(jìn)行采樣速率變換操作以便將采樣插值到所指定的幀速率(在此例中為44.1KHz)。經(jīng)插值的采樣存貯進(jìn)效果處理器隨機(jī)存取存儲器614供隨后由效果處理器108處理。顫音狀態(tài)機(jī)702在音符被演奏時選擇性地將顫音或音調(diào)變異效果加到此音符。音樂家經(jīng)常在音調(diào)或強(qiáng)度上作很小的準(zhǔn)周期性變化以增加一個樂音的豐富感。音調(diào)中的小變化稱為顫音。強(qiáng)度中的小變化稱為振音。某些樂器例如號，天然地包括有顫音。調(diào)制機(jī)構(gòu)(未圖示)也控制樂器的顫音深度。在此例舉性實施方案中有二種型式顫音的實現(xiàn)。第一種型式顫音被實現(xiàn)作為一樂器的初始音調(diào)位移。顫音發(fā)生在音調(diào)經(jīng)過多個周期穩(wěn)定下來時。在一些實現(xiàn)中，導(dǎo)致顫音的音調(diào)位移被記錄在被存儲的采樣。第二種型式的顫音利用存放在音調(diào)發(fā)生器只讀存儲器707的顫音部分的參數(shù)實現(xiàn)，它在一被選擇的延遲之后開始產(chǎn)生音調(diào)變異。所引入的音調(diào)位移量、開始時間和結(jié)束時間均被存放在音調(diào)發(fā)生器只讀存儲器707的顫音部分中。在一些實施例中，控制將顫音加到自然采樣音調(diào)時的速率的波形被存儲在音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器只讀存儲器602中顫音信息內(nèi)的一顫音查找表中。采樣收集器704利用一個計算相增量值來增量采樣只讀存儲器106的現(xiàn)有地址，并確定是否從只讀存儲器106上讀取到新的樣值并將它寫入到音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710中。圖10是說明采樣收集器704操作過程的流程圖。當(dāng)一個新的幀面從902開始時，采樣收集器704從音調(diào)發(fā)生器隨機(jī)存取存儲器608上讀取采樣地址標(biāo)記(SAF)值904。采樣地址標(biāo)記值通知采樣收集器704是否由于前幀面地址的增加而讀取新的采樣。如果采樣地址標(biāo)記值是零時，采樣收集器704跳至第二處理階段940。如果采樣地址標(biāo)記值不是零，則采樣收集器704把現(xiàn)用地址用作對采樣的指針從采樣只讀存儲器106上讀取下一個采樣906并將采樣寫到音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710上。由于只讀存儲器/隨機(jī)存取存儲器帶寬的限制，采樣收集器704每一操作符每幀面最多只能移動兩個采樣。當(dāng)采樣移動后，采樣地址的整數(shù)部分被增量到908，并寫回到音調(diào)發(fā)生器隨機(jī)存取存儲器608上。一旦采樣移動，如果需要，采樣收集器704增量采樣只讀存儲器106中的地址910，并為下一幀面設(shè)置采樣地址標(biāo)記標(biāo)志912。在顫音狀態(tài)機(jī)702完成了對相位增量的調(diào)整并增加到現(xiàn)采樣地址916后，從音調(diào)發(fā)生器隨機(jī)存取存儲器608讀取操作符的相位增量。如果相位增量值使一個地址至少增加一個整數(shù)值時，則采樣地址標(biāo)記會有一個非零值而在下一幀面期內(nèi)，一個新的采樣從采樣只讀存儲器106拷貝到音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710。此時，增加的整數(shù)地址并不被存儲。在從采樣只讀存儲器106移動采樣到音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710后，采樣收集器704在下一幀面期內(nèi)增加地址的整數(shù)部分，并將新數(shù)值存回到音調(diào)發(fā)生器隨機(jī)存取存儲器608。采樣率轉(zhuǎn)換器706為音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710中的各操作符接收數(shù)據(jù)；并對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波操作達(dá)到將原始采樣率轉(zhuǎn)換成一規(guī)定的速率，如44.1KHz。對于每一時鐘周期，采樣率轉(zhuǎn)換器706從音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710讀取采樣，從采樣率轉(zhuǎn)換濾波器只讀存儲器712讀取濾波系數(shù)，并將樣值與濾波系數(shù)相乘。乘積是被對音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710所有樣值(例如起始于先進(jìn)先出地址的12個樣值)進(jìn)行累加。在采樣率轉(zhuǎn)換器706內(nèi)，從累加器中(未示出)移走被累加的乘積傳送到采樣率轉(zhuǎn)換器706的輸出緩沖寄存器(未示出)中，且累加器被清零。采樣率轉(zhuǎn)換器706重復(fù)這個過程到所有的音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710(例如64個先進(jìn)先出存儲器)被處理。在一種方案中，濾波系數(shù)由一個操作符多相值確定。采樣率轉(zhuǎn)換濾波器只讀存儲器712被組織成一256組的12抽頭濾波器系數(shù)。采樣收集器704多相是一等于操作符采樣地址分?jǐn)?shù)部分的最高8位的8位值。操作符采樣地址的小數(shù)部分有效的八位數(shù)相同，都是八位數(shù)。算子采樣地址在采樣率轉(zhuǎn)換濾波器只讀存儲器712中被用作從256組濾波系數(shù)中選擇一組濾波系數(shù)的指針。音調(diào)發(fā)生器只讀存儲器707含有三個數(shù)據(jù)構(gòu)成，包括一個采樣地址只讀存儲器，一個音調(diào)顫音缺省參數(shù)存儲器和一個音調(diào)顫音包絡(luò)參數(shù)存儲器。采樣地址只讀存儲器存儲采樣地址作為存儲在采樣只讀存儲器106中的多采樣，包括對某一特定多采樣的第一原始采樣的每一采樣的起始地址單元，用于確定采樣收集器704何時結(jié)束的原始采樣的結(jié)束地址，和一循環(huán)減法計數(shù)，用于在采樣循環(huán)處理期內(nèi)從結(jié)束地址到起始地址的逆向計數(shù)。音調(diào)顫音缺省參數(shù)存儲器保持參數(shù)對應(yīng)于音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器隨機(jī)存取存儲器604中的每一操作符消息存儲器。顫音缺省參數(shù)包括一個模式標(biāo)記來標(biāo)出顫音是被實現(xiàn)作為一種初始音調(diào)移動自然音調(diào)顫音，一個音程參數(shù)用作指示從操作符增加或減少的音調(diào)變化數(shù)。兩種類型的音調(diào)顫音實現(xiàn)包括一個隨時間變化的周期振動過程和音調(diào)斜坡或音調(diào)移動實現(xiàn)。音調(diào)顫音缺省參數(shù)包括起始時間，用于指示兩類音調(diào)顫音何時顫音開始。音調(diào)顫音缺省參數(shù)還包括結(jié)束時間，用于指示隨時間變化的周期音調(diào)顫音過程何時結(jié)束或包括一個速率值，在此速率下音調(diào)移動音調(diào)顫音實現(xiàn)中音調(diào)增加到自然音調(diào)。音調(diào)顫音包絡(luò)參數(shù)存儲器保持包絡(luò)線形狀被調(diào)整采樣收集器704的相位增量參數(shù)的音調(diào)顫音狀態(tài)設(shè)備702所使用。音調(diào)發(fā)生器隨機(jī)存取存儲器608是一個大組隨機(jī)存取存儲器包括音調(diào)顫音狀態(tài)機(jī)消息和調(diào)制數(shù)值分別由音調(diào)顫音狀態(tài)機(jī)702和采樣收集器704所使用。音調(diào)顫音狀態(tài)樂器消息包括對每一操作符增加采樣地址值的相位增量參數(shù)，一個用于保持最近的相位增量參數(shù)的先前相位增量，一個用于保持初始相位增量增加到操作符來實現(xiàn)初始音調(diào)移動音調(diào)顫音的起始相位增量。音調(diào)顫音狀態(tài)機(jī)信息還包括一個用于計算相位增量的原始采樣率；一個用于為自然音調(diào)顫音實現(xiàn)確定最大相位增是的相深度；和一個音調(diào)移位半音和音調(diào)移位音程值，它們表示達(dá)到要求的關(guān)鍵數(shù)值的音調(diào)位移。音調(diào)顫音狀態(tài)機(jī)消息進(jìn)一步包括一個音調(diào)顫音狀態(tài)參數(shù)，它存儲64個操作符中每一個的音調(diào)顫音狀態(tài)機(jī)702的當(dāng)前狀態(tài)；一個音調(diào)顫音計數(shù)，它存儲為了表示音調(diào)顫音開始的起始時間的64個周期內(nèi)的采樣頻率下的周期計數(shù)；和一個音調(diào)顫音增量參數(shù)，它保持一個增量函數(shù)值被加到每一幀的相位增量上。顫音狀態(tài)機(jī)消息包括一個應(yīng)用中操作符標(biāo)志、一個指示生成數(shù)據(jù)操作的音樂設(shè)備數(shù)字接口通道的音樂設(shè)備數(shù)字接口通道識別符，指向顫音符消息和音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器只讀存儲器602的采樣收集器消息的指針。調(diào)制值存放由音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102寫入到音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器隨機(jī)存取存儲器604的音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器的通道調(diào)制值。采樣率轉(zhuǎn)換器705包括一個隨機(jī)存取存儲器，音調(diào)發(fā)生器隨機(jī)存取存儲器608，它將為了在采樣只讀存儲器106中尋址采樣的當(dāng)前采樣地址存儲到音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710上。采樣率轉(zhuǎn)換器隨機(jī)存取存儲器也包括一個多相參數(shù)以保持每一操作符的采樣地址的分?jǐn)?shù)部分。在每一個采樣頻率周期內(nèi)和對每一個操作符，采樣率轉(zhuǎn)換器706都將多相值加到位于采樣只讀存儲器106的整數(shù)地址上，對每一幀面增加相位增量值并在多相存儲器中存儲分?jǐn)?shù)值。隨機(jī)存取存儲器同時擁有一個采樣步進(jìn)標(biāo)志來保持由采樣收集器704計算的采樣地址和原始采樣地址數(shù)值之間的差別。在隨后的幀中，采樣率轉(zhuǎn)換器706讀取采樣步進(jìn)標(biāo)志，由它來確定由采樣只讀存儲器106傳送到音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710的采樣數(shù)額。隨機(jī)存取存儲器中也包括一個先進(jìn)先出地址以便將音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710中最新采樣的地址通知采樣率轉(zhuǎn)換器706。參照圖11，它用示意方框圖示出了音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710的結(jié)構(gòu)。在所述方案中，音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710存有六十四個操作符中每一個的最近的和前十一個的采樣值。音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710被組成為64個緩沖寄存器1002和1004，每一緩沖寄存器有12個8位字。采樣率轉(zhuǎn)換器706每一時鐘周期讀取一次先進(jìn)先出字，讀取768項完成一幀。在每一幀期內(nèi)，采樣收集器704將最多128個字寫入音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710。據(jù)此，音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器710具有兩組地址解碼器1006和1008，一個用于上半部分的緩沖寄存器1002和一個用于下半部分的緩沖寄存器1004。采樣收集器704和采樣率轉(zhuǎn)換器706無論何時總是訪問互不相同的緩沖寄存器1002和1004，因此，采樣收集器704和采樣率轉(zhuǎn)換器706的緩沖寄存器訪問被作成相互異相的。在第一階段運行期間，緩沖寄存器1002的和先進(jìn)先出存儲器0-31為了32操作符處理由采樣收集器704寫入。同樣在第一階段內(nèi)，采樣率轉(zhuǎn)換器706從緩沖寄存器1004的先進(jìn)先出存儲器32-63上讀出。在第二位階段內(nèi)，采樣收集器704更新緩沖寄存器1004的先進(jìn)先出存儲器32-63，而采樣率轉(zhuǎn)換器706從緩沖寄存器1002的先進(jìn)先出存儲器0-31上讀出。緩沖寄存器的訪問是根據(jù)相位由多路傳輸輸入地址的地址多路復(fù)用器1010和1012，以及按相位決定要通過采樣率轉(zhuǎn)換器706輸出的輸出編碼器1014控制的。再參照圖8，采樣率轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)緩沖寄存器714是一個隨機(jī)存取存儲器，它用于實現(xiàn)音調(diào)發(fā)生器104和效果處理器108同步。采樣率轉(zhuǎn)換器706以每幀采64樣的速度將數(shù)據(jù)寫入到采樣率轉(zhuǎn)換輸出數(shù)據(jù)緩沖寄存器714。當(dāng)每一數(shù)值要被處理時，效果處理器108就讀入數(shù)值。效果處理器108和音調(diào)發(fā)生器104同時分別讀寫數(shù)值。采樣率轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)緩沖寄存器714包含兩個緩沖寄存器(未示出)，一個在一個幀面內(nèi)由音調(diào)發(fā)生器104，并當(dāng)下一個幀面開始時拷貝到第二個緩沖寄存器中。第二個緩沖寄存器由效果處理器108讀出。依這種方式，對于一個完整幀來說，相對于效果處理器108和音調(diào)發(fā)生器104來說，數(shù)據(jù)保持不變。關(guān)于圖12，它用示意方框圖示出了效果處理器108的一種方案。效果處理器108從采樣率轉(zhuǎn)換器708存取采樣并將特效加入到由采樣產(chǎn)生的音符。效果處理器108將許多類型的效果加到操作符采樣上，包括對操作符采樣的強(qiáng)化效果及執(zhí)行音樂設(shè)備數(shù)字接口命令的效果。效果處理器108被描述成由兩個主要部分組成，第一子部分1102用于處理音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道之間通用的處理效果，第二子部分1104用于處理單獨音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道內(nèi)產(chǎn)生的效果。第一子部分1102和第二子部分1104的效果都是根據(jù)操作符處理的。第一子部分1102和第二子部分1104是利用存儲在效果處理器只讀存儲器1106上的數(shù)據(jù)處理效果的。第一子部分1102根據(jù)操作符處理效果，因此所有效果每一幀都處理64次以管理一幀中每一個操作符。在音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道之間的通用的效果包括隨機(jī)噪音的產(chǎn)生、包絡(luò)的產(chǎn)生、相對增益和用于操作符增強(qiáng)的隨時間變化濾波處理。第二子部分1104處理由多音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道產(chǎn)生的效果，包括頻道音量、左調(diào)和右調(diào)，和聲和混響。第二子部分1104也是利用用于處理的十六音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道參數(shù)每幀64次處理效果。第一子部分1102是用于處理效果的狀態(tài)機(jī)，這些效果包括白噪聲發(fā)生、隨時間變化濾波處理和包絡(luò)的產(chǎn)生。第一子部分1102噪聲發(fā)生器是在隨時間變化濾波器中完成的；當(dāng)被起動時，在音符演奏期內(nèi)產(chǎn)生隨機(jī)白噪音。自噪音用于產(chǎn)生象海邊一樣的音響效果。在一種方案中，第一子部分1102噪音發(fā)生器是利用圖示于圖13中的線性反饋移位寄存器1200來實現(xiàn)的。線性反饋移位寄存器1200包含許多級聯(lián)觸發(fā)器。十二個級聯(lián)觸發(fā)器形成一個十二位的被初始化到初始值的隨機(jī)數(shù)寄存器1202。級聯(lián)觸發(fā)器每一周期向右移動一次。線性反饋移位寄存器1200包含高位1204、一個14位的中間位寄存器1206、一個3-位低位的寄存器1208、一個第一“異”(EXOR)門1210、和一個第二“異”門1212。十二位的隨機(jī)數(shù)寄存器1202包含有高位1204和中間位寄存器1206的最高位的十一位。第一異門1210在第一輸入端接收14位中間位寄存器1206的最高位，在第二輸入端接收高位1204，并產(chǎn)生邏輯異處理結(jié)果，該結(jié)果被傳輸?shù)礁呶?204。第二異門1212在第一輸入端接收3-位的低位寄存器1208的最高位，在第二輸入端接收高位的1204，并產(chǎn)生一個邏輯異處理結(jié)果，該結(jié)果被傳輸?shù)?4-位中問位寄存器1202的最低位。參照圖14，在一種方案中，第一子部分1102隨時間變化的濾波器的操作是通過利用一個狀態(tài)-空間濾波器實現(xiàn)的。所述的狀態(tài)-空間濾波器是一個通常被用作低通濾波器的二階無限輸入響應(yīng)濾波器。在音符持續(xù)時間增加時，隨時間變化濾波器被用來完成降低低通濾波器的截止頻率。通常，音符保持的時間越長，它的響亮度丟失的就越多，這是由于高頻音符消息與低頻消息相比具有較少的能量且損耗較快的原因。由于自然音在高頻的衰減速度比低頻的衰減速度快得多，所以隨時間變化濾波器是很有益的。通過利用循環(huán)技術(shù)和人為確定波形電平產(chǎn)生的衰減音，能更逼真地以隨時間逐漸降低的頻率對音頻信號進(jìn)行濾波來再生。在保持有音質(zhì)的變化時，最好在波形中較早地建立此循環(huán)。第一子部分1102包絡(luò)發(fā)生器對操作符產(chǎn)生一個包絡(luò)。圖15是說明應(yīng)用于音符信號的對數(shù)標(biāo)度說明振幅包絡(luò)函數(shù)1400的圖。振幅包絡(luò)函數(shù)1400包括如下五個階段開始階段1402、保持階段1404、初始非自然衰減階段1406、自然衰減階段1408、和釋放階段1410。開始階段1402時間很短，此期間振幅迅速由0電平增加到所要求的最高電平。保持階段1404在開始階段1402之后保持振幅在選定的短時間內(nèi)穩(wěn)定，當(dāng)然這個期間可能是0。非自然衰減階段1406在保持階段1404之后用于消除記錄在采樣中的非自然增益。采樣被以真實振幅記錄并存儲。非自然衰減階段1406為演奏適當(dāng)樂器將振幅降低到自然電平。自然衰減階段1408在非自然衰減階段1406之后，一般是振幅包絡(luò)線函數(shù)1400五個階段中時間最長的。在自然衰減階段1408期內(nèi)，音符振幅慢慢地象實際音樂信號那樣遞減。當(dāng)?shù)谝蛔硬糠?102狀態(tài)機(jī)接收到“音符退出”消息后進(jìn)入到釋放階段迫使音符迅速終止，但以自然方式。在釋放階段1410期間，振幅迅速從當(dāng)前電平減到0電平。第一子部分1102包絡(luò)發(fā)生器利用對音符定義的基本速度參數(shù)來確定包絡(luò)的形式。一個較高的基本速度表示了一個較強(qiáng)擊鍵，因此包絡(luò)的振幅增加，而且所演奏的音符振幅較大。所演奏音符的振幅主要依賴于第一子部分1102相對增益的作用。相對增益和其它操作符包絡(luò)消息一起計算并存儲在效果只讀存儲器(EROM)中。相對增益參數(shù)是對于組合形成一音符的其他操作符的一種樂器的相對音量，對一樂器的音符的相對音量和一操作符的相對音量的的組合。第一子部分1102利用共享的相對增益放大器在一單狀態(tài)機(jī)上完成許多多重基于操作符的處理操作。依此，完整的第一子部分1102狀態(tài)機(jī)時間上共享公共放大器。一旦第一子部分1102計算了操作符增益，第二子部分1104狀態(tài)機(jī)對各個別的操作符輸出信號進(jìn)行頻道特定效果處理，上頻道特定效果處理包括頻道音量，左掃調(diào)/右掃調(diào)，和聲與混響。于是，關(guān)于圖16，第二子部分1104狀態(tài)機(jī)包括頻道音量狀態(tài)機(jī)1502，掃調(diào)狀態(tài)機(jī)(Panstatemachine)1504，和聲狀態(tài)機(jī)1506、和聲機(jī)1508，混響狀態(tài)機(jī)1510，和混響機(jī)1512。由于其余效果是利用相對音量參數(shù)并列計算的，所以頻道音量狀態(tài)機(jī)1502首先處理并存儲頻道音量參數(shù)。在一種方案中，頻道音量只是利用乘以一音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道音量命令的線性范圍內(nèi)的相對值，按照下列公式計算滿刻度衰減量(dB)＝40ln{(音量_值*表達(dá)式_值)/127^2}此處缺省的表達(dá)式值高于127。在音量確定之后的由頻道音量狀態(tài)機(jī)1502完成的第一效果是一種使用掃調(diào)狀態(tài)機(jī)1504的掃調(diào)效果。音樂設(shè)備數(shù)字接口掃調(diào)命令決定了掃調(diào)左掃調(diào)量，余下的則決定掃調(diào)右掃調(diào)量。例如，在一個0到127的掃調(diào)內(nèi)，數(shù)值64表示了一個中心掃調(diào)。數(shù)值127表示極近右掃調(diào)，數(shù)值0表示極近左掃調(diào)。在所述的一種方案中，左和右乘法器是通過讀取查表數(shù)的平方根數(shù)值而不是讀取原始數(shù)據(jù)來工作以保持冪次不變。用于“等冪”掃調(diào)標(biāo)定的公式由下列公式說明左_標(biāo)度＝((127-掃調(diào)_值)/127)^0.5，右_標(biāo)度＝(掃調(diào)_值/127)^0.5實際的被乘數(shù)是從效果處理器只讀存儲器掃調(diào)常數(shù)根據(jù)掃調(diào)量讀取的。左和右掃調(diào)值被計算并被傳送到輸出累加器。在旋律樂器頻道中，掃調(diào)值(PAN-value)是一個確定值，這樣將所接收到的數(shù)值代替這個在指定頻道上所選擇的樂器的缺省值。在打擊頻道中，掃調(diào)值則相關(guān)于每一個別的打擊聲的缺省值。效果處理器108讀取幾組存儲于效果處理器只讀存儲器1106上的缺省參數(shù)來處理效果。效果處理器只讀存儲器1106是一種用于頻道音量狀態(tài)機(jī)1502，掃調(diào)狀態(tài)機(jī)1504，和聲狀態(tài)機(jī)1506，混響狀態(tài)機(jī)1570的共用只讀存儲器。存儲在效果處理器只讀存儲器1106上的缺省參數(shù)包括隨時間變化濾波操作符參數(shù)(FROM)、包絡(luò)發(fā)生器操作符參數(shù)(EROM)、包絡(luò)標(biāo)定參數(shù)、和聲和混響常數(shù)、掃調(diào)被乘數(shù)常數(shù)、顫音包絡(luò)形狀常數(shù)，以及基本速度常數(shù)。隨時間變化濾波操作符參數(shù)(FROM)含有用于將更自然真實性加到樂器的音符的信息，一般通過增加或刪除高頻消息來達(dá)到。隨時問變化操作符參數(shù)(EROM)包括初始頻率、頻移值、濾波衰減、有效開始時間、衰減時間計數(shù)、初始速度濾波移位計數(shù)、音調(diào)移位濾波移位計數(shù)及一個Q值。初始頻率確定濾波器的初始截止頻率。頻移值和濾波衰減控制頻率截止減少率。有效開始時間決定音符成有效之后濾波狀態(tài)機(jī)(未示出)等待開始時數(shù)據(jù)濾波的時間。衰減時間計數(shù)控制在恒定頻率停止前濾波器繼續(xù)衰減的時間。初始速度濾波移位計數(shù)(IVFSC)控制濾波器截止頻率音符初始速率被調(diào)整的數(shù)量。在一種方案中，初始速度濾波移位計數(shù)(IVFSV)根據(jù)下列公式調(diào)整初始截止頻率freq’＝freq-((127-速度)*2IVFSC)音調(diào)移位濾波移位計數(shù)(PSFSC)控制在音調(diào)初始移位基礎(chǔ)上被調(diào)整的濾波截止頻率的量值。在一種方案中，音調(diào)移位濾波移位計數(shù)(PSFSC)根據(jù)下列公式調(diào)整初始截止頻率freq’＝freq-(音調(diào)移位*2IVFSC)Q移位參數(shù)確定濾波器截止銳度，并在計算最終輸出信號之前被用于濾波計算中實現(xiàn)移位高通因數(shù)。包絡(luò)發(fā)生器操作符參數(shù)(EROM)決定每一操作保持在每一個包絡(luò)狀態(tài)下的時間長度，及此階段的振幅增量函數(shù)。包絡(luò)發(fā)生器操作符參數(shù)(EROM)包括開始類型、開始增量、時間保持、顫音度、非自然衰減增量、非自然衰減時間計數(shù)、自然衰減增量、釋放增量、操作符增益和噪音增益。開始類型決定了開始的類型。在一種方案中，開始類型從反曲線/雙曲線開始、基本線性斜度開始和反向指數(shù)開始中選樣。開始增量確定振幅開始增加的速率。時間保持確定了保持階級1404的期間。顫音度確定了為產(chǎn)生顫音效果而加到一個包絡(luò)上的調(diào)幅量。非自然衰減確定了在非自然衰減階段1406期間包絡(luò)振幅減少的數(shù)量。非自然衰減時間計數(shù)確定了非自然衰減階段1406的期間。自然衰減增量在自然衰減階段1408期間，包絡(luò)振幅減少的數(shù)量。釋放增量確定釋放階段1410期間包絡(luò)衰減的速率。操作符增益確定了一個操作符相對于其它操作符的相對增益量。操作符增益被用于確定最大包絡(luò)振幅值。噪音增益確定了加到操作符上的白噪量。包絡(luò)標(biāo)定參數(shù)包括兩個參數(shù)一個是時間因數(shù)，另一個是速率因數(shù)。時間因數(shù)和速率因數(shù)根據(jù)采樣由原始采樣時間作音調(diào)移動的數(shù)量，來調(diào)整存儲的EROM參數(shù)。如果音調(diào)向下移動，則時間因數(shù)被定標(biāo)來增加時間常數(shù)，同時速率標(biāo)定降低衰減速率。相反地，如果音調(diào)向上移動，時間因數(shù)被定標(biāo)來降低時間常數(shù)，財時速率標(biāo)定提高衰減速率。在音符持續(xù)期間，顫音包絡(luò)形狀常數(shù)被包絡(luò)狀態(tài)機(jī)(未示出)用來產(chǎn)生顫音。顫音包絡(luò)形狀常數(shù)包括許多形成顫音波形的常數(shù)?；舅俣瘸?shù)被包絡(luò)發(fā)生器用作最大振幅公式的一部分。此基本速度值指引向包絡(luò)發(fā)生器的查找只讀存儲器來檢索恒定被乘數(shù)。效果處理器隨機(jī)存取存儲器614是一種高速隨機(jī)存取存儲器，它由效果處理器108使用，并包含隨時間變化濾波參數(shù)、包絡(luò)發(fā)生器參數(shù)、操作符控制參數(shù)、頻道控制參數(shù)、混響緩沖器、和聲隨機(jī)存取存儲器。隨時間變化濾波參數(shù)包括濾波器狀態(tài)、截止頻率、截止頻率移位值、濾波時間計數(shù)、濾波器增量、音調(diào)位移半音參數(shù)、延遲D1、延遲D2、隨時間變化濾波器只讀存儲器指針。濾波器狀態(tài)對每一個操作符都保持狀態(tài)機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)。截止頻率是濾波器的初始截止頻率。截止頻率位移值是用于指數(shù)衰減近似法中的指數(shù)。濾波時間計數(shù)控制濾波器修改數(shù)據(jù)的時間。濾波增量是應(yīng)用于指數(shù)衰減近似法中，截止頻率隨時間改變值。音調(diào)移位半音參數(shù)是由原始采樣轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┧笠舴囊粽{(diào)移位數(shù)量。延遲D1和延遲D2指定無限脈沖響應(yīng)濾波器的第一和第二延遲元素。隨時變化后濾波器只讀存儲器指針是操作符使用的隨時間變化濾波只讀存儲器上的指針。包絡(luò)發(fā)生器參數(shù)由包絡(luò)發(fā)生器狀態(tài)態(tài)機(jī)使用，在包絡(luò)的每一階段為數(shù)據(jù)和計數(shù)時間計算振幅倍率。包絡(luò)發(fā)生器參數(shù)隨機(jī)存取存儲器包括包絡(luò)狀態(tài)、包絡(luò)移位值、包絡(luò)增量、包絡(luò)時間計數(shù)、包絡(luò)乘數(shù)、最大包絡(luò)振幅、開始類型和包絡(luò)標(biāo)定參數(shù)。包絡(luò)狀態(tài)表明用于每一操作符的包絡(luò)狀態(tài)機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)。包絡(luò)移位值含有用于包絡(luò)振幅計算的當(dāng)前移位值。包絡(luò)增量含有當(dāng)前包絡(luò)衰減振幅增量，并在包絡(luò)狀態(tài)機(jī)改變狀態(tài)被更新。包絡(luò)數(shù)據(jù)每一幀時被讀取來更新當(dāng)前包絡(luò)振幅值。包絡(luò)時間計數(shù)倒計數(shù)至0的倒計數(shù)值，并在0值時，使包絡(luò)狀態(tài)機(jī)改變狀態(tài)。包絡(luò)時間計數(shù)在被寫入狀態(tài)機(jī)改變狀態(tài)時，并在每一幀被讀和寫。包絡(luò)時間計數(shù)每一采樣頻率期被64分的周期寫入。包絡(luò)幀計數(shù)每一幀被寫入，但并不是每一幀都調(diào)整。包絡(luò)乘法器保持含有與輸入數(shù)據(jù)相乘產(chǎn)生包絡(luò)的振幅值。當(dāng)一個新的操作符被確定且由基本速度、開始類型、開始增是推算出時，就計算最大包絡(luò)振幅。開始類型在新的操作符確定后由包絡(luò)只讀存儲器拷貝到效果處理器隨機(jī)存取存儲器614。包絡(luò)標(biāo)定標(biāo)志通知包絡(luò)狀態(tài)機(jī)時間和速率常數(shù)在從包絡(luò)只讀存儲器拷貝到效果處理器隨機(jī)存取存儲器614期間有未被標(biāo)定。操作符控制參數(shù)是效果處理器108用來保持與每一操作符相關(guān)的用來處理操作符的數(shù)據(jù)。操作符控制參數(shù)包括應(yīng)用中操作符標(biāo)志，操作符退出標(biāo)志，操作符退出延音(Sostenuto)標(biāo)志、音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道號、主要速度、操作符增益、噪音增益、操作符振幅、混響度、掃調(diào)值、和聲增益和包絡(luò)發(fā)生器操作符參數(shù)(EROM)指針。應(yīng)用中操作符標(biāo)志確定操作符是否在發(fā)音。當(dāng)對一操作符正產(chǎn)生的特定音符接收到一音符退出消息時設(shè)置操作符退出標(biāo)志。當(dāng)對一特定音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道，操作符為有效并接收到一延音啟動命令，設(shè)置操作符退出延音標(biāo)志。操作符退出延音標(biāo)志使操作符進(jìn)入持續(xù)狀態(tài)直至接受到延音關(guān)命令。音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道號包含操作符的音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道?；舅俣?KeyOnVelocity)是音符啟動命令中一部分的速度值并被包絡(luò)狀態(tài)機(jī)使用實現(xiàn)對各種參數(shù)的控制。操作符增益是某操作符的相對增益，當(dāng)收到音符啟動消息并配置了操作符之后，操作符增益由音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102寫入到效果處理器先進(jìn)先出存儲器。噪音增益與操作符有關(guān)，當(dāng)收到音符啟動消息并配置了操作符之后，它被音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102寫入到效果處理器先進(jìn)先出存儲器。當(dāng)操作符在通道中傳輸時，施加到操作符上的操作符振幅是衰減的。當(dāng)混響發(fā)生器發(fā)生變化時，音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102將混響度寫入到音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器。當(dāng)從音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102接收到消息時，掃調(diào)值(Panvalue)被用來檢索掃調(diào)常數(shù)(PanConstant)并被寫入到音調(diào)發(fā)生器先進(jìn)先出存儲器。掃調(diào)狀態(tài)機(jī)1504利用掃調(diào)值來確定傳輸?shù)阶蠛陀翌l道輸出的輸出信號的百分比。和聲增益用來從只讀存儲器中檢索和聲常數(shù)。當(dāng)產(chǎn)生使和聲增益發(fā)生變化的消息時，和聲增益被寫入并被和聲狀態(tài)機(jī)1506讀出每一幀面。包絡(luò)發(fā)生器操作符參數(shù)(EROM)指針是被包絡(luò)狀態(tài)機(jī)指引到包絡(luò)控制參數(shù)只讀存儲器中。頻道控制參數(shù)提供了針對用于效果處理器108的音樂設(shè)備數(shù)字接口頻道的消息。頻道控制參數(shù)包括頻道音量、保持標(biāo)志和延音踏板標(biāo)志(Sostenutopedalflag)。當(dāng)頻道音量操作符發(fā)生變化時，音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102將頻道號寫入到音調(diào)發(fā)生器FIFD中。當(dāng)持續(xù)踏板控制啟動(Sustainpedalcontrolon)命令被音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102接收到時，保持標(biāo)志被設(shè)定。包絡(luò)狀態(tài)機(jī)讀取保持標(biāo)志并決定在“音符退出”消息出現(xiàn)時是否允許操作符進(jìn)入到釋放狀態(tài)。當(dāng)延音踏板操作符啟動(Sostanutopedalcontrolleron)命令被音樂設(shè)備數(shù)字接口編譯器102收到時，延音踏板標(biāo)志被設(shè)定。包絡(luò)狀態(tài)機(jī)讀取延音踏板標(biāo)志采決定在音符退出命令出現(xiàn)時是否允許操作符進(jìn)入到釋放狀態(tài)。如果操作符退出延時標(biāo)志(Operatoroffsostenutoflag)被設(shè)定，那么包絡(luò)狀態(tài)機(jī)就將操作符保持在自然衰減狀態(tài)直到標(biāo)志被復(fù)位。參看和圖16相配合的圖17、圖示方框示意說明了和聲狀態(tài)機(jī)1506的組成部分。掃調(diào)被確定和和聲被處理。首先，對于每一個頻道，根據(jù)和聲度參數(shù)確定要作和聲的操作符采樣量。和聲度參數(shù)通過音樂設(shè)備數(shù)字接口命令送出的，而倍率被用來確定傳輸?shù)胶吐曀惴ǖ男盘柕陌俜直?。一旦確定了和聲百分比，聲頻信號就被處理用于和聲。和聲狀態(tài)機(jī)1506包括用于左頻道的無限脈沖響應(yīng)全通(allpass)濾波器1602和用于右頻道的無限脈沖響應(yīng)全通濾波器1604。無限脈沖響應(yīng)全通濾波器1602和1604每一個都包括兩個，各自以不同的低頻振蕩器運行的級聯(lián)全通無限脈沖響應(yīng)濾波器。由于低頻振蕩器(LFO)的截止頻率被掃掠，因此，和聲狀態(tài)機(jī)1506操作來擴(kuò)展音頻信號的相位。這兩個無限脈沖響應(yīng)全通濾波器1602和1604每一個都包含兩個無限脈沖響應(yīng)濾波器。全部四個無限脈沖響應(yīng)濾波器都具有被作時間掃頻的截止頻率，因此實際上所有時間這四個無限脈沖響應(yīng)濾波器都具有不同的截止頻率。雖然本發(fā)明參考幾個實施例作了說明，但應(yīng)明白，這些實施例是說明性的和本發(fā)明的范圍并不限于這些。對所說明的這些方案的許多變型、調(diào)整、增加和改進(jìn)都是可能的。例如，一種方案中說明了一種系統(tǒng)，它利用多處理器系統(tǒng)包括奔騰(Pentium)主計算機(jī)和一個特殊的多媒體處理器。另一種方案中說了一種系統(tǒng)，它由鍵盤控制用于游戲機(jī)，便宜的音樂設(shè)備，音樂設(shè)備數(shù)字接口音響組件及類似設(shè)備。其它配置在聲音發(fā)生器工藝中已周知，而合成裝置可能被用于其它方案中。權(quán)利要求1.在音頻信號通道上的音頻信號中產(chǎn)生混響效果的方法，其特征是包括如下步驟對音頻通道中音頻信號作十取一處理以形成一個縮減采樣率音頻信號；將延遲插入到音頻信號通道中形成一個縮減采樣率音頻信號和一個相對延遲的縮減采樣率音頻信號；和將相對延遲音頻信號和音頻信號累加形成一個多回波的具有縮減采樣率的音頻信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征還包括步驟對多回波音頻信號作插值處理將采樣率恢復(fù)到作十取一的步驟前的采樣率。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征還包括下列步驟將經(jīng)插值的多回波音頻信號濾波；和將十取一的步驟前的音頻信號濾波。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征還包括下列步驟將累加步驟之前的相對延遲音頻信號濾波；和在累加步驟之前，將經(jīng)過濾波和延遲后的音頻信號與增益因數(shù)相乘。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征還包括下列步驟將許多延遲插入到音頻信號通道中形成許多延遲音頻信號；和將許多延遲音頻信號累加形成多回波延遲音頻信號。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征還包括下列步驟在采樣作十取一的步驟之前，將音頻信號濾波。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征還包括下列步驟在累加步驟之前，將許多延遲音頻信號中的一些濾波；和在累加步驟之前，將濾波和延遲的音頻信號的一些與許多相應(yīng)的增益因數(shù)相乘。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征還包括下列步驟將一未延遲的音頻信號加到多回波延遲音頻信號上產(chǎn)生一個第一頻道多回波音頻信號；和從多回波延遲音頻信號中去掉未延遲的音頻信號產(chǎn)生一個第二頻道多回波音頻信號。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征還包括下列步驟內(nèi)插第一頻道多回波音頻信號和第二頻道多回波信號將采樣率恢復(fù)到作十取一的步驟前的采樣率；對第一頻道作內(nèi)插的多回波音頻信號和第二頻道作內(nèi)插的多回波音頻信號進(jìn)行濾波。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是所述方法在波形表(Wavetable)合成器中完成。11.完成權(quán)利要求1所述的方法的一種音頻合成器。12.一音頻合成器，其特征在于包括傳輸音頻信號的音頻信號路徑；與音頻信號路徑相聯(lián)的十取一器，用于按十取一因數(shù)降低音頻信號的有效采樣率；與音頻信號路徑中的十取一器相聯(lián)的存儲元件延遲線，用來產(chǎn)生音頻信號和相對延遲音頻信號，該延遲線具有按十取一因數(shù)減少數(shù)量的存儲元件；和與音頻信號路徑中的延遲線相聯(lián)的累加器，用于累加相對延遲的音頻信號和音頻信號形成一具有降低有效采樣率的多回波音頻信號。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的音頻合成器，其特征還包括與累加器相聯(lián)的插值器，用于對多回波音頻信號進(jìn)行插值處理將采樣率恢復(fù)到十取一前的采樣率。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的音頻合成器，其特征是此音頻合成器是一單個的集成電路芯片音頻合成器。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的音頻合成器，其特征是此音頻合成器是一低成本的減少緩存器大小的合成器。16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的音頻合成器，其特征還包括第一濾波器與插值器相聯(lián)，用于對經(jīng)插值的多回波音頻信號進(jìn)行濾波；第二濾波器與十取一器相聯(lián)用于對輸入到十取一器的音頻信號進(jìn)行濾波；第三濾波器與累加器相聯(lián)，用于對輸入到累加器的相對延遲音頻信號進(jìn)行濾波；和乘法器與第三濾波器相聯(lián)用于將經(jīng)濾波和延遲的音頻信號與增益因數(shù)相乘。17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的音頻合成器，其特征還包括在延遲線上有若干分接頭，用于將若干個延遲插入到音頻信號路徑中以產(chǎn)生若干延遲音頻信號；和加法器與若干分接頭相聯(lián)用于將若干個延遲音頻信號累加形成多回波延遲音頻信號。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的音頻合成器，其特征還包括一輸入濾波器，與十取一器相聯(lián)用于對輸入到十取一器的音頻信號進(jìn)行濾波；若干個分接頭濾波器與延遲線中若干分接頭中的一些相聯(lián)；若干個乘法器與若干分接頭濾波器中的一些相聯(lián)用于將經(jīng)濾波和延遲的一些音頻信號與輸入到加法器的相應(yīng)的增益因素相乘。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的音頻合成器，其特征是所述加法器是第一個加法器，它包括一第二加法器，具有與第一加法器相聯(lián)的第一輸入端和與延遲線相聯(lián)的第二輸入端，用于將未延遲的音頻信號與多回波延遲音頻信號相加產(chǎn)生第一頻道多回波音頻信號；和一減法器，具有與第一加法器相聯(lián)的第一輸入端和與延遲線相聯(lián)的第二輸入端，用于將未延遲音頻信號從多回波延遲信號中減去產(chǎn)生第二頻道多回波音頻信號。20.根據(jù)據(jù)權(quán)利要求19所述的音頻合成器，其特征還包括一個插值器與累加器相聯(lián)用于對多回波音頻信號進(jìn)行插值將采樣速率恢復(fù)到十取一器前的采樣速率。21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的音頻合成器，其特征是此音頻合成器是一個波形表合成器。22.在音頻信號路徑的音頻信號中產(chǎn)生混響效果的方法，其特征在于包括步驟對音頻信號路徑中音頻信號進(jìn)行十取一處理達(dá)到按十取一因數(shù)縮減的采樣處；在具有受采樣因數(shù)約束的多個緩沖元件的延遲線緩存器中緩存經(jīng)十取一處理的音頻信號；訪問第一分接頭處的經(jīng)十取一處理的音頻信號以存取一音頻信號和訪問第二分接頭處的經(jīng)十取一處理的音頻信號以存取一經(jīng)延遲的音頻信號；和將延遲音頻信號和音頻信號累加形成一多回波縮減速率音頻信號。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征還包括步驟對多回波縮減速率音頻信號進(jìn)行插值以形成恢復(fù)速率的多回波音頻信號。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征還包括如下步驟隨插值步驟后對經(jīng)插值處理的多回波音頻信號進(jìn)行濾波；在十取一步驟之前對聲頻信號進(jìn)行濾波；在累加步驟之前對相對延遲音頻信號進(jìn)行濾波；和在累加步驟之前將經(jīng)濾波和延遲的音頻信號乘以增益因數(shù)。25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征還包括下列步驟訪問大量分接頭上的經(jīng)十取一處理的音頻信號以存取大量的具有相應(yīng)數(shù)量延遲的音頻信號；和累加大量的具有相應(yīng)數(shù)量延遲的音頻信號形成多回波延遲音頻信號。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征還包括下列步驟在作十取一步驟之前，對音頻信號進(jìn)行濾波；在累加步驟之前，對具有相應(yīng)數(shù)量延遲的大量音頻信號中的一些進(jìn)行濾波；和在累加步驟之前，將具有相應(yīng)數(shù)量延遲的大量經(jīng)濾波的信號中的一些與相應(yīng)大量的增益因數(shù)相乘。27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于包括下列步驟將未延遲音頻加到多回波延遲音頻信號上產(chǎn)生一第一頻道多回波音頻信號；和由多回波延遲音頻信號減去未延遲音頻信號產(chǎn)生一第二頻道多回波音頻信號。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征還包括下列步驟對第一頻道多回波音頻信號和第二頻道多回波音頻信號進(jìn)行插值到一已復(fù)原的采樣率；和對第一頻道經(jīng)插值的多回波音頻信號和第二頻道經(jīng)插值的多回波音頻信號進(jìn)行濾波。29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征是所述方法在波形表合成器中完成。30.用于完成權(quán)利要求22所述的方法的音頻合成器。31.一音頻合成器包括一音頻信號路徑用于傳輸音頻信號；一與音頻信號路徑相聯(lián)的十取一器用于按采樣因數(shù)縮減音頻信號的有效采樣率；一在音頻信號路徑中與十取一器相聯(lián)的存儲元件延遲線用于產(chǎn)生一音頻信號和一相對延遲音頻信號，此延遲線具有為十取一因數(shù)限定的多個存儲元件；許多與存儲元件延遲線相聯(lián)的分接頭用于存取在選定的延遲線存儲元件上的音頻信號數(shù)據(jù)；和一個與大量分接頭相聯(lián)的累加器用于將相對延遲音頻信號和音頻信號累加，以形成一個具有縮減有效采樣率的多回波音頻信號。32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的音頻合成器，其特征還包括一與累加器相聯(lián)的插值器用于對具有縮減有效采樣率的多回波音頻信號進(jìn)行插值處理以形成一個復(fù)原速率多回波音頻信號。33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的音頻合成器，其特征還包括一與插值器相聯(lián)的輸出濾波器，用于對經(jīng)插值的多回波音頻信號進(jìn)行濾波；一與十取一器相聯(lián)的輸入濾波器，用于對音頻信號濾波；一與大量分接頭相聯(lián)的分接頭濾波器，用于對選定的延遲線存儲元件上的音頻信號數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波；和一與大量分接頭相聯(lián)的放大器，用于放大選定的延遲線存儲元件上的音頻信號數(shù)據(jù)。34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的音頻合成器，其特征還包括一聯(lián)接到累加器和延遲線上的加法器，將未延遲音頻信號與多回波音頻信號相加產(chǎn)生一個第一頻道多回波音頻信號；和一與累加器和延遲線相聯(lián)的減法器，用于由多回波音頻信號減除延遲音頻信號以產(chǎn)生第二頻道多回波音頻信號。全文摘要一個音頻或音樂合成器包含一個混響模擬器,它與常規(guī)混響模擬器相比較具有一個大幅度縮減的易失性存儲器,隨機(jī)存取存儲器,或緩存器的大小,所采取的措施是在音頻信號施加到混響器上之前,對音頻信號作十取一處理,然后對由混響器產(chǎn)生的音頻信號作插值處理來復(fù)原采樣頻率。緩存區(qū)大小的大大縮減使得可能在低費用、節(jié)省空間和單片環(huán)境下使用混響器。文檔編號G10H1/00GK1230273SQ97197934公開日1999年9月29日申請日期1997年9月10日優(yōu)先權(quán)日1996年9月13日發(fā)明者邁克爾·V·捷金斯,奎杰·董,愛德華·M·維瑟申請人:塞瑞斯邏輯公司