多功能音頻信號產(chǎn)生設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種音頻信號產(chǎn)生設備，其通過從其中存儲有代表音（語音或樂音） 的波形的波形數(shù)據(jù)的波形存儲器中讀出波形數(shù)據(jù)來產(chǎn)生音頻波形信號。更具體地說，本發(fā) 明設及該樣一種音頻信號產(chǎn)生設備，其能夠根據(jù)從多種音源供應的原始音波形（諸如可從 中提取特定音的音高的波形、因為其中混合有多個音的音高而不適于從中提取特定音的音 高的波形W及實時地輸入的不明確的波形）中的任一個的多種特征來多功能地改變諸如 音的長度或持續(xù)時間（再現(xiàn)速度（時間進展速度））、音高W及共振峰之類的因素中的任一 個，而不影響其他因素。
【背景技術】
[0002] 此前，已知從波形存儲器中讀出代表音的波形的波形數(shù)據(jù)并再現(xiàn)由所讀出的波形 數(shù)據(jù)表示的音的電子樂器，如例如日本專利申請?zhí)亻_No.肥1-9-146555中所公開的那樣。 在No.肥1-9-146555公布中公開的電子樂器中，提供了多個音產(chǎn)生通道用于再現(xiàn)音，并且 針對每預定音高范圍分配一個波形數(shù)據(jù)（即，一組波形數(shù)據(jù)）。將構(gòu)成波形數(shù)據(jù)的單獨的樣 本值進行壓縮并按照樣本值被采樣的次序存儲在波形存儲器的連續(xù)的地址中。此外，在該 電子樂器中，采用了該樣一種壓縮方案：其中基于相對于緊接在前（即，上一個）的樣本值 的變化來壓縮各個樣本值。因此，必須使用上一個樣本值來解碼各個壓縮數(shù)據(jù)。因此，在讀 出壓縮數(shù)據(jù)時，音產(chǎn)生通道中的每一個將讀地址逐個遞增。
[0003] 音產(chǎn)生通道中的每一個通過在各個采樣時間周期（即，當D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字值轉(zhuǎn) 換為模擬值時的時間周期）中從波形存儲器讀出壓縮數(shù)據(jù)并將讀出的壓縮數(shù)據(jù)進行解碼 來計算樣本值（音頻波形信號）。如果將被再現(xiàn)的音（下文中稱作"再現(xiàn)音"）的音高與被 采樣的音（下文中稱作"原始音"）的音高相同，則音產(chǎn)生通道通過將讀地址加一W讀出壓 縮數(shù)據(jù)并隨后將讀出的壓縮數(shù)據(jù)的值加至上一個采樣時間周期的樣本值來計算當前采樣 時間周期的樣本值。另一方面，如果再現(xiàn)音的音高與原始音的音高不同，則根據(jù)再現(xiàn)音與原 始音的音高的比率來設置壓縮數(shù)據(jù)的讀出速率。也就是說，音產(chǎn)生通道讀出在連續(xù)的地址 處存儲的多個壓縮數(shù)據(jù)并對讀出的所述多個壓縮數(shù)據(jù)進行解碼；也就是說，音產(chǎn)生通道按 次序恢復多個樣本值。然后，利用恢復的樣本值通過線性插補運算來計算與再現(xiàn)音的音高 相對應的樣本值。
[0004] 此外，此前已知一種配備有用于改變（拉伸或壓縮）語音的局部部分（包括在語 音的開始部分中的預定數(shù)量的元音）的長度或持續(xù)時間而不改變所述語音的所述局部部 分的音高的功能的助聽器，如日本專利申請?zhí)亻_No.肥1-9-312899中所公開的那樣。
[0005] 在前述常規(guī)已知的電子樂器中，如果將再現(xiàn)音設為與原始音的音高不同的音高， 則其將具有與原始音不同的長度。例如，如果將再現(xiàn)音設為比原始音的音高更高的音高，貝U 再現(xiàn)音將具有比原始音更短的長度。另一方面，如果將再現(xiàn)音設為比原始音的音高更低的 音高，則再現(xiàn)音將具有比原始音更長的長度。此外，在前述常規(guī)已知的電子樂器中，在將再 現(xiàn)音設為與原始音的音高不同的音高的情況下，再現(xiàn)音將具有與原始音的共振峰不同的共 振峰。例如，如果將再現(xiàn)音設為比原始音的音高更高的音高，則再現(xiàn)音將具有比原始音更高 的共振峰。另一方面，如果將再現(xiàn)音設為比原始音的音高更低的音高，則再現(xiàn)音將具有比原 始音更低的共振峰。也就是說，在將再現(xiàn)音設為與原始音的音高不同的音高的情況下，再現(xiàn) 音將具有與原始音不同的音色（音品）。
[0006] 在No.肥1-9-312899公布中公開的助聽器中，利用專用電路（例如，DS巧執(zhí)行前 述功能。在利用該種專用電路（例如，DS巧的情況下，在形成波形數(shù)據(jù)之前需要存儲構(gòu)成 代表預定長度的波形的波形數(shù)據(jù)的單獨的樣本值。因此，需要具有相對大的存儲容量的存 儲器。此外，從發(fā)出音產(chǎn)生起始指令時的時間（即，從語音輸入的時間）至形成波形數(shù)據(jù)時 的時間將產(chǎn)生時延。此外，如果在前述電子樂器中，除了前述音產(chǎn)生通道W外，還設置用于 執(zhí)行前述功能的專用電路（例如，DSP)，則電路尺寸和成本將增加。具體地說，如果將被產(chǎn) 生的音的數(shù)量增加，則存儲器的存儲容量必須增加，因此，不方便性將變得顯著。此外，因為 不總是使用所有功能，所W將導致相當大的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 鑒于W上現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的多功能音頻信號 產(chǎn)生設備，其適于控制音的持續(xù)時間、音高等。例如，本發(fā)明提供了一種音頻信號產(chǎn)生設備， 其可改變諸如音的持續(xù)時間、音高和共振峰之類的因素中的任一個因素，而不影響其它因 素，并且其構(gòu)造也簡單。
[000引為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種改進的音頻信號產(chǎn)生設備，該音頻信號產(chǎn) 生設備包括；多個通道，各個通道包括適于按照給定速率執(zhí)行計數(shù)操作的樣本計數(shù)器，每一 個通道被配置為基于從存儲器中基于樣本計數(shù)器的計數(shù)值取得原始波形的樣本值來產(chǎn)生 波形樣本值；控制部分，其被配置為針對每一個通道獨立地設置用于該通道的樣本計數(shù)器 的速率和初始值，并且控制樣本計數(shù)器的計數(shù)操作的開始和停止，從而在該通道中再現(xiàn)原 始波形中的與從設置的初始值至計數(shù)停止點的計數(shù)范圍相對應的局部部分；W及重疊加法 器，其由所述控制部分控制。此外，在該音頻信號產(chǎn)生設備中，控制部分被配置為在從所述 多個通道中選擇的一組通道中的單獨的通道中設置初始值，W在所述一組通道中的單獨的 通道中從存儲器中取得原始波形的不同樣本位置處的樣本值，并且控制所述重疊加法器將 在所述一組通道中產(chǎn)生的多個樣本相加，從而從所述重疊加法器輸出音頻波形信號的樣本 值，該音頻波形信號具有原始波形中的將在所述一組通道中再現(xiàn)的、彼此局部重疊的多個 局部部分。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，在控制部分的控制下，可設置用于每一個通道的樣本計數(shù)器的速率 和初始值，并且在多個期望的通道中產(chǎn)生的波形樣本值可通過重疊加法器相加。因此，本發(fā) 明可按照多種模式再現(xiàn)其再現(xiàn)時間長度、音的音高、共振峰等已受控制的音頻波形信號。也 就是說，本發(fā)明可通過在控制部分的控制下設置初始值W在所述一組通道中的單獨的通道 中從存儲器中同時取得原始波形的不同樣本位置處的樣本值、W及利用重疊加法器將在所 述一組通道中再現(xiàn)的波形樣本值相加，來產(chǎn)生如下的音頻波形信號，該音頻波形信號具有 原始波形中的將在所述一組通道中再現(xiàn)的、彼此局部重疊的多個局部部分。通過原始波形 中的所述多個局部部分之間的該種重疊，可容易地控制再現(xiàn)時間長度和/或音的音高。
[0010] 優(yōu)選地，控制部分被配置為根據(jù)用于對再現(xiàn)時間長度執(zhí)行拉伸/壓縮控制的信息 來確定原始波形中的將在所述一組通道的第一通道和第二通道中再現(xiàn)的第一局部部分和 第二局部部分，所述控制部分使得在第一通道中開始原始波形中的第一局部部分的再現(xiàn)， 然后使得在第二通道中開始原始波形中的第二局部部分的再現(xiàn)。因此，本發(fā)明可在保持第 一局部部分和第二局部部分之間的時間順序（即，前后）關系的同時，通過壓縮或拉伸原始 波形中的第一局部部分和第二局部部分的時間位置，來對再現(xiàn)時間長度執(zhí)行拉伸/壓縮控 制。
[0011] 優(yōu)選地，控制部分被配置為根據(jù)用于控制再現(xiàn)音高的信息來設置第一局部部分與 第二局部部分之間的再現(xiàn)起始時間差。通過設置第一局部部分與第二局部部分之間的該種 再現(xiàn)起始時間差，可提供周期性，并且可控制再現(xiàn)音高。優(yōu)選地，基于原始波形中的第一局 部部分和第二局部部分的音的音高來確定再現(xiàn)起始時間差的基本值，并且通過根據(jù)用于控 制再現(xiàn)音高的信息而增大或減小基本值來設置第一局部部分與第二局部部分之間的再現(xiàn) 起始時間差。在原始波形是單個音（單個音的音高）的情況下，該種音高控制是有效的。
[0012] 優(yōu)選地，控制部分被配置為根據(jù)用于控制共振峰的信息來針對第一通道和第二通 道的樣本計數(shù)器設置給定速率。如上所述，在利用再現(xiàn)起始時間差的設置來執(zhí)行音高控制 的情況下，該種共振峰控制是有效的。
[0013] 優(yōu)選地，控制部分被配置為根據(jù)用于控制再現(xiàn)音高的信息來針對第一通道和第二 通道的樣本計數(shù)器設置給定速率。在原始波形包括多個音（多個音高的混合）的情況下， 該種音高控制是有效的。
[0014] 優(yōu)選地，所述存儲器是暫時存儲型存儲器，并且實時地輸入的原始波形的波形數(shù) 據(jù)被暫時地存儲在所述存儲器中。通過將從麥克風等實時地輸入的波形信號作為原始波形 暫時地存儲到所述存儲器中，本發(fā)明允許對時間長度控制和/或音的音高控制進行再現(xiàn)。
[0015] 本發(fā)明不僅可構(gòu)造和實現(xiàn)為上述的設備發(fā)明，而且可構(gòu)造和實現(xiàn)為方法發(fā)明。另 夕F，本發(fā)明可布置和實現(xiàn)為通過諸如計算機或DSP之類的處理器來執(zhí)行的軟件程序，W及 存儲有該種軟件程序的非瞬時計算機可讀存儲介質(zhì)。
[0016] 下面將描述本發(fā)明的實施例，但是應當認識到的是，本發(fā)明不限于所描述的實施 例，在不脫離基本原理的情況下，本發(fā)明的各種修改形式是可能的。因此，僅由隨附的權(quán)利 要求來對本發(fā)明的范圍進行限定。
【附圖說明】
[0017] 下文中將參考附圖通過僅示例的方式來詳細描述本發(fā)明的特定優(yōu)選實施例，其 中：
[001引圖1是示出應用了根據(jù)本發(fā)明的實施例的音產(chǎn)生器電路的電子樂器的示例設置 的框圖；
[0019] 圖2是示出圖1的音產(chǎn)生器電路的設置的框圖；
[0020] 圖3是示出圖2的重疊加法電路（或重疊加法器）的框圖；
[0021] 圖4A是示出應用于區(qū)段的示例窗口函數(shù)的曲線圖；
[0022] 圖4B是示出應用于區(qū)段的另一示例窗口函數(shù)的曲線圖；
[0023] 圖5是音產(chǎn)生起始指令程序的流程圖；
[0024] 圖6是示出第一模式中的音產(chǎn)生器電路的構(gòu)造的框圖；
[0025] 圖7是示出第一模式中的控制部分的控制操作順序的圖；
[0026]圖8是示出第一模式中的音產(chǎn)生通道的操作順序的圖；
[0027] 圖9A是示出當音高放大率為"2. 5"時用于恢復樣本值的操作順序的概念圖；
[002引圖9B是示出當音高放大率為"0. 5"時用于恢復樣本值的操作順序的概念圖；
[0029] 圖10是音高標記和區(qū)段的概念圖；
[0030] 圖11是示出第二模式中的音產(chǎn)生器電路的構(gòu)造的框圖；
[0031] 圖12是示出第二模式中的音產(chǎn)生器電路的操作的概要的概念圖；
[0032] 圖13A是示出第二模式中的控制部分的控制操作順序的前一部分的圖；
[0033] 圖13B是示出第二模式中的控制部分的控制操作順序的中間部分的圖；
[0034] 圖13C是示出第二模式中的控制部分的控制操作順序的后一部分的圖；
[0035] 圖14是示出第二模式中的構(gòu)成音軌的多個音產(chǎn)生通道的頭音產(chǎn)生通道的操作順 序的圖；
[0036] 圖15是示出第二模式中的除頭音產(chǎn)生通道W外的另一產(chǎn)生通道的操作順序的 圖；
[0037] 圖16是示出根據(jù)不同值的拉伸比再現(xiàn)不同系列的顆粒的概念圖；
[003引圖17是示出根據(jù)不同值的音高放大率再現(xiàn)不同系列的顆粒的概念圖；
[0039] 圖18是起奏標記和區(qū)段的概念圖；
[0040] 圖19是示出根據(jù)不同值的拉伸比再現(xiàn)不同系列的顆粒的概念圖；
[0041] 圖20A是示出第S模式中的控制部分的控制操作順序的前一部分的圖；
[0042] 圖20B是示出第S模式中的控制部分的控制操作順序的中間部分的圖；
[0043] 圖20C是示出第S模式中的控制部分的控制操作順序的后一部分的圖；
[0044]圖21是示出第S模式中的構(gòu)成音軌的多個音產(chǎn)生通道的頭音產(chǎn)生通道的操作順 序的圖；
[0045] 圖22是示出第四模式中的音產(chǎn)生器電路的設置的框圖；
[0046] 圖23是示出音高調(diào)整的概念的概念圖；
[0047] 圖24是示出當多個音軌彼此同步時音產(chǎn)生器電路的構(gòu)造的框圖；W及
[0048] 圖25是示出音軌的再現(xiàn)位置的概念圖。
【具體實施方式】
[0049] 現(xiàn)在，將提供關于應用了本發(fā)明的音頻信號產(chǎn)生設備的實施例的電子樂器DM的 描述。首先，將描述電子樂器DM的概要。如圖1所示，電子樂器DM包括；音產(chǎn)生器電路16， 其從波形存儲器WM中讀出代表音的波形的波形數(shù)據(jù)并隨后再現(xiàn)由讀出的波形數(shù)據(jù)表示的 音。音產(chǎn)生器電路16具有時間拉伸功能、音高移位功能和共振峰移位功能。利用時間拉伸 功能，可W在保持音的音高和共振峰的同時改變音的持續(xù)時間。也就是說，利用時間拉伸功 能，音可沿著時間軸方向拉伸或壓縮；換句話說，可僅改變音的再現(xiàn)速度（時間進展速度）。 此外，利用音高移位功能，可W在保持音的持續(xù)時間和共振峰的同時改變音的音高。此外， 利用共振峰移位功能，可W在保持音的持續(xù)時間和音高的同時改變音的共振峰?？赏瑫r使 用時間拉伸功能、音高移位功能和共振峰移位功能中的兩個或全部。也就是說，音產(chǎn)生器 電路16不僅可僅改變音的持續(xù)時間、音高和共振峰中的一個，而且可同時改變音的持續(xù)時 間、音高和共振峰中的兩個或全部。
[0化0] 此外，音產(chǎn)生器電路16具有作為其關于音再現(xiàn)的操作模式的四種模式。在第一模 式中，將前述時間拉伸功能、音高移位功能和共振峰移位功能設為無效。也就是說，如果在 其音高相對于原始音的音高改變的情況下對音進行再現(xiàn)，則音的持續(xù)時間和共振峰也將改 變，如前述常規(guī)已知的電子樂器的情況那樣。在第二模式中，將時間拉伸功能、音高移位功 能和共振峰移位功能設為有效。該種第二模式適于再現(xiàn)獨唱或諸如弦樂器之類的單個樂器 的演奏（樂句）。此外，在第=模式中，將時間拉伸功能和音高移位功能設為有效。第=模 式適于再現(xiàn)包括歌唱和諸如吉他、鼓和打擊樂器之類的多個樂器的演奏的組合的樂句。此 夕F，在第四模式中，將音高移位功能和共振峰移位功能設為有效。在第四模式中，可將和聲 賦予實時地輸入的獨唱或諸如弦樂器之類的單個樂器的演奏的音。注意，可同時使用前述 四種模式中的多個或全部。如稍后將描述的，音產(chǎn)生器電路16具有256個音產(chǎn)生通道，并 且如果在再現(xiàn)起始時存在任何當前未使用的音產(chǎn)生通道，可將任一個操作模式分配至該種 當前未使用的音產(chǎn)生通道。然而，注意，因為將四個音產(chǎn)生通道用于W第二模式至第四模式 中的任一個來再現(xiàn)音，所W在當前未使用的音產(chǎn)生通道的數(shù)量為=個或更少的情況下，第 二模式至第四模式均不可分配至當前未使用的音產(chǎn)生通道。
[0化^ W下描述電子樂器DM的詳細構(gòu)造。如圖1所示，電子樂器DM包括經(jīng)總線BS互連 的輸入操作器單元11、計算機部分12、顯示器13、存儲裝置14、外部接口電路15和音產(chǎn)生 器電路16。此外，音響系統(tǒng)17、聲音輸入裝置18和波形存儲器WM連接至音產(chǎn)生器電路16。 [0化2] 輸入操作器單元11包括演奏操作器和設置操作器。演奏操作器和設置操作器的 示例包括：開關（諸如數(shù)值輸入小鍵盤），其響應于人類操作員的開/關操作；音量控制或 旋轉(zhuǎn)編碼器，其響應于人類操作員的旋轉(zhuǎn)操作；音量控制或線性編碼器，其響應于人類操 作員的滑動操作；鼠標；W及觸摸面板。演奏操作器用于指示音產(chǎn)生等的開始和停止。此 夕F，設置操作器包括：音持續(xù)時間設置操作器，其用于改變音的持續(xù)時間（再現(xiàn)速度）；音高 設置操作器，其用于改變音的音高；W及共振峰設置操作器，其用于改變音的共振峰。一旦 人類操作員（或用戶）操作輸入操作器單元11，則指示操作的內(nèi)容的操作信息（即，通過操 作員的操作指示的值）就經(jīng)總線BS被供應至稍后描述的計算機部分12。
[0化3]計算機部分12包括連接至總線BS的CPU12a、R0M1化和RAM12C。CPU12a通過 從ROM1化中讀出音產(chǎn)生程序W執(zhí)行音產(chǎn)生程序來執(zhí)行稍后描述的音產(chǎn)生程序，并且為音 產(chǎn)生器電路16供應關于演奏操作器的操作的演奏操作信息。演奏操作信息包括指示再現(xiàn) 音的音高的音高信息和指示再現(xiàn)音的音量的音量信息。此外，一旦任一個設置操作器被操 作，CPU12a就向音產(chǎn)生器電路16供應指示設置操作器的操作內(nèi)容的設置信息。設置信息 包括指示音產(chǎn)生器電路16的操作模式的操作模式信息、指示再現(xiàn)音的音色（音品）的音色 信息（例如，濾波器的截止頻率和共振量）等。設置信息還包括由音持續(xù)時間設置操作器、 音高設置操作器和共振峰設置操作器等指示或指定的值。
[0化4] 除上述音產(chǎn)生程序W外，在ROM1化中還預存儲有初始設置參數(shù)、指示與分配至 單獨的演奏操作器的音符編號順的波形數(shù)據(jù)相關的信息的波形數(shù)據(jù)信息W及各種數(shù)據(jù) (諸如用于生成指示將被顯示在顯示器13上的圖像的顯示數(shù)據(jù)的圖形和文本數(shù)據(jù)）。在 RAM12c中，暫時存儲有執(zhí)行各種程序所需的數(shù)據(jù)。
[0化5]顯示器13包括液晶顯示器（LCD)。計算機部分12利用圖形數(shù)據(jù)和文本數(shù)據(jù)生成 指示將被顯示的內(nèi)容的顯示數(shù)據(jù)，并將生成的顯示數(shù)據(jù)供應至顯示器13。顯示器13基于從 計算機部分12供應的顯示數(shù)據(jù)顯示圖像。
[0化6] 此外，存儲裝置14包括諸如皿D、抑D、CD和DVD之類的大容量、非易失性存儲介 質(zhì)W及對應于存儲介質(zhì)的驅(qū)動單元。外部接口電路15包括；連接端子（例如，MIDI輸入/ 輸出端子），其用于允許電子樂器DM連接至外部設備（諸如另一電子音樂設備或個人計算 機）。電子樂器DM可經(jīng)外部接口電路15連接至諸如LAN(局域網(wǎng)）和互聯(lián)網(wǎng)之類的連接網(wǎng) 絡。
[0化7]如圖2所示，音產(chǎn)生器電路16包括控制部分CT、音產(chǎn)生部分SP、高速緩存電路CM、信號處理部分DP、環(huán)形緩沖區(qū)RB和混合器部分MX。
[0化引控制部分CT基于從CPU12a供應的演奏操作信息和設置操作產(chǎn)生各種參數(shù)，并將 因此產(chǎn)生的各種參數(shù)供應至構(gòu)成將在下面描述的音產(chǎn)生部分SP的單獨的音產(chǎn)生通道CHW (該里，n= 0、l、…、255)?？刂撇糠諧T包括產(chǎn)生各種包絡信號的包絡產(chǎn)生電路和產(chǎn)生低 頻信號的低頻振蕩器。當將要根據(jù)自音產(chǎn)生的起始時間起流逝的時間來改變音的音高、音 色和音量時使用包絡信號和低頻信號。上述各種參數(shù)的示例包括指示再現(xiàn)音的音高與原始 音的音高的比率的音高放大率0、用于設置濾波器的特征的濾波器參數(shù)、用于設置音量的 音量參數(shù)。此外，控制部分CT包括：狀態(tài)標志SF"kt>，其指示音產(chǎn)生通道CHW的對應操作 狀態(tài)?？刂撇糠諧T還包括：樣本計數(shù)器C,K?(未示出），其從原始音的波形數(shù)據(jù)的開始或 頭起對樣本的數(shù)量進行計數(shù)。此外，控制部分CT包括：再現(xiàn)時間計數(shù)器O/n(未示出）， 其在音產(chǎn)生通道CHW開始再現(xiàn)之前對時間進行計數(shù)。此外，控制部分CT包括；樣本緩沖區(qū) SBKt> (未示出），其在每個采樣時間周期，暫時存儲通過稍后描述的解碼電路dECW再現(xiàn)的 樣本值?？刂撇糠諧T包括；目標值寄存器TRKt> (未示出），其暫時地存儲稍后描述的目標 值tv。
[0化9] 音產(chǎn)生部分SP包括多個（例如，256個）音產(chǎn)生通道CH^。音產(chǎn)生通道CHW在構(gòu) 造方面彼此相同。音產(chǎn)生通道CHW中的每一個包括讀電路DRDW、重疊加法電路（重疊加法器）OLAW、濾波電路化tW和音量控制電路WLW。
[0060] 讀電路D畑W經(jīng)高速緩存電路CM連接至波形存儲器麗。通過W預定采