电子音乐的音调产生方法和设备技术

一种电子产生音乐的设备和方法，它包括一个耦合到正弦存储器加法器，其中的正弦存储器是一个包含各种输出特性不同的正弦波的查找表。正弦存储器的输出和加法器的输入之间的反馈路径包括一个耦合到反馈修正装置的寄存器。反馈修正装置包括一个将反馈分量β代入正弦存储器输出的正弦波中的第二查找表。反馈修正装置的输出是从上述正弦存储器选定的波和反馈分量的选定值的任意函数。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到用来产生电子音乐的音调产生器件，更确切地说是涉及到连续改变音调波分量的方法和设备。在现有技术中已提出各种方法来电子合成音乐音调。Tomisawa的美国专利4249447描述了一种涉及频率调制的方法。用来实现数字频率调制的基本单元包括一个加法器和一个其数值基于加法器的输出而被选择的正弦波存储器。在此单元中，以数字取样值序列表示的波形“x”以适当的反馈比被加入正弦波存储器的输出。在反馈回路中插入一个乘法器，用来将存储器的输出即Siny放大β(反馈参数)倍。乘积βSiny被加于加法器，得到x+βSiny。加法器的输出x+βSiny构成正弦波存储器的输入地址。借助于改变反馈参数β的数值来控制上述单元所产生的音调波的分量。虽然Tomisawa所述的器件可相当简便地实现，但其缺点是用简单相乘所能得到的谐波谱受到一些限制。此外，对于反馈参数的某些数值，正负二种数值的幅度数据在存储器的各个输出取样点处变化得太快了，引起不希望有的振荡现象。为了消除这种振荡现象，必须在反馈路径中插入一个额外的平均器件。AT&T公司以商标“RIO/Roadrunner”制造了另一种产生调频音乐的器件。在此器件中，利用浮点DSP码来重复调频算法。一个大的查表存储器代替反馈路径被用来包容复杂的波形。复杂波形试图包括Tomisawa中各种反馈参数的反馈效果。但由于适用的存储器受到限制，故谐波谱的质量受到限制。因此，需要有一种器件，它能产生比现有技术器件所能得到的更纯的特定的谐波谱。本专利技术公开了一种电子产生音乐的设备和方法。本专利技术包括一个耦合到正弦存储器的加法器，其中的正弦存储器是一个查找表，它包括各种具有不同输出特性的正弦波。正弦波存储器的输出和加法器的输入之间的反馈路径包括一个耦合到反馈修正装置的寄存器。反馈修正装置包括一个第二查找表它将反馈分量β代入正弦存储器输出的正弦波中。反馈修正装置的输出是正弦波输出和反馈分量β的任意函数。一种这样的函数可能是选自上述正弦存储器的一个波与选定反馈分量数值的乘积的表示。为了更好地理解本专利技术，应结合附图参照本专利技术典型实施例的下列描述，在这些附图中，附图说明图1示出了根据本专利技术用来产生音乐音调的运算单元的一个优选实施例的方框图；图2示出了用来产生在发生电子音乐音调中所用的数字数值序列(x)的电路的典型实施例的方框图；图3示出了用来处理用作音乐音调的输出音调波形的典型单元的方框图；图4示出了根据本专利技术同时产生多个音调的另一个实施例；以及图5a、5b、5c和6示出了当β值逐渐增大时Siny与β相乘的取样点处反馈修正装置输出波形的改变。本专利技术公开了一种用来产生合成电子音乐音调的新颖方法和设备。参照图1，示出了根据本专利技术用来产生电子音乐的运算单元10的优选实施例。此运算单元10是一种数字器件且包括一个耦合到正弦存储器14的加法器12，其中的正弦存储器是一个包含各种不同输出特性的正弦波的查找表。正弦存储器14的输出和加法器12的输入之间的反馈路径包括一个耦合到反馈修正装置20的寄存器18。反馈修正装置20主要是一个第二查找表，可能加有其它电路，它将反馈分量β与正弦存储器14输出的正弦波进行组合以便产生反馈修正装置20的地址输入。如所看到，本专利技术的加法器12包括一个第一和第二输入22和24，其中在第一和第二输入处的数据用已知的方法加在一起。在本专利技术的一个优选实施例中，示于图1的加法器是一个10位加法器，但本
熟练人员知道，其它位数的加法器和其它位数的数据也可输入到加法器，这有赖于特定应用中所需的准确度和/或精度。注意在优选实施例中，为得到适当的波形精度，在加法器12的B输入口只要求有8位。对加法器12的第一输入22是一个由代表-π到π之间数值的数字取样序列所表示的变量“X”。加法器的第二输入24即βSiny是反馈修正装置20的输出。在优选实施例中，这二个数值被相加以便在加法器的输出处产生一个10位值“Y”。由于输出是一个模(2π)值，故二个输入相加可能引起的第11位被消除了。如所理解，从图1各部件发出的单线表示总线结构上的平行数据。加法器12第一输入处的变量X表示例如由键盘式器件所产生的信号。图2示出了用来产生信号X的一种典型器件，它包括键盘逻辑30、频数存储器32和一个累加器34。代表键盘中所击键的信号从键逻辑30被加到频数存储器32。频数(它是对应于所击键的频率亦即相位增量的一个常数)被从频数存储器读出。从存储器读出的频数被加于累加器，其中的频数根据时钟脉冲中被重复地相加。累加器由例如一个模M计数器组成，且累加器的输出被馈至加法器12作为变量X。加法器12的输出Y(10位)被输入到正弦存储器14的地址线。根据存储器的特定地址输入，在查找表中选取一个相应的波数值Siny，且经由正弦存储器14的数据线输出。在所示的实施例中，正弦存储器示为1024×10位ROM。但应了解，依赖于所需的精度也可采用不同规格的存储器，而且也可用随机存取存储器(RAM)来代替ROM。采用RAM作为存储器的系统的优点是可对不同的波形重新编程。正弦存储器12的输出也被连接到反馈路径中。在图1所示的优选实施例中，存储器输出的10位中的最重要的5位被输入到数据寄存器18。数据寄存器可如所示由一系列触发器或其它可暂时缓冲数据的器件组成。数据寄存器18包括一个取样时钟输入26，它使来自寄存器的数据能够以与数字值X引入加法器12相同的速率输入反馈修正装置20中。数据寄存器的目的是使表示为加法器12的输入的二个分量同步。数据寄存器在与产生包含X的取样的器件的同时被时钟激活。这样就可理解，数据寄存器18可以置于反馈路径的其它位置，包括但不限于加法器12的前面或后面。在所示的本专利技术的实施例中，反馈修正装置20是一个256×8位ROM。反馈修正装置包括二组输入。正弦存储器12的最重要的5位经由数据寄存器18被输入到反馈修正装置即地址线A(0∶4)处作为最不重要位输入。反馈分量值β被输入到地址线A(5∶7)处的反馈修正装置20的3个最重要的位处。5个最不重要的位和3个最重要的位(β)的组合地址构成反馈修正装置查找表中的一个8位地址。这一地址对应于被反馈分量(β)改变过的Siny的值而定位一个其中储存有8位数据的存储器位置。反馈修正装置数据线上的输出于是成为f(β，Siny)。如所见，借助于改变选取输入到反馈修正装置20的3个最重要的位，可改变反馈分量β，其中符号波的构成决定于正弦存储器14的输出。如所知，反馈修正装置的存储器大小以及用于正弦波分量的准确位数和反馈值将根据输出波形所需的精度来确定。反馈修正装置查找表20的优点是比起简单相乘来说可得到更加特定的谐波谱。亦即，反馈修正装置20产生可选择来更精确地控制最终波形的谐波分量的数值。此外，本实施例的电路比某些实现中的乘法器电路更简单。在反馈修正装置的功能是Siny与β相乘的情况下，可以得到，当β值从0增大到1(见图5a-5c)时，波形由正弦形变为锯齿形，波形的谐波成分相应增加。在各图中，上部图100表示加法器x输入处取样在-π和π之间的连续变化顺序。-π到π的范围被分成200个取样。下部图110表示每个取样的相应的Siny值。当β值等于或超过大约1.3时，在S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子产生音乐音调的设备，上述设备包含：用来将其第一和第二输入处的数据加到一起的数字加法装置，上述第一输入被耦合到适于产生数字取样序列的输入器件；一个耦合到上述数字加法装置的一个输出端，用来储存根据输入地址而选定的重复频率的预定波 形的正弦存储器表；以及一个耦合到上述正弦存储器表的反馈修正装置表，用来储存已引入其中的有不同反馈程度和类型的上述预定波形的改变类型，上述预定波形的上述改变类型可根据输入地址而选择，上述反馈修正装置表的输出被耦合到上述加法装置的上述第二输 入。

【技术特征摘要】
US 1996-1-5 5832501.一种电子产生音乐音调的设备，上述设备包含用来将其第一和第二输入处的数据加到一起的数字加法装置，上述第一输入被耦合到适于产生数字取样序列的输入器件；一个耦合到上述数字加法装置的一个输出端，用来储存根据输入地址而选定的重复频率的预定波形的正弦存储器表；以及一个耦合到上述正弦存储器表的反馈修正装置表，用来储存已引入其中的有不同反馈程度和类型的上述预定波形的改变类型，上述预定波形的上述改变类型可根据输入地址而选择，上述反馈修正装置表的输出被耦合到上述加法装置的上述第二输入。2.权利要求1的设备，其中所述的存储在上述反馈修正装置表中的上述预定波形的修改类型代表着上述预定波形和一个预定反馈值的乘积。3.权利要求2的设备，其中所述的上述反馈修正装置表中的上述波形的修改类型的上述预定反馈值可根据上述反馈修正装置表的输入地址的范围而选择。4.权利要求1的设备，其中的上述正弦存储器表的输出被耦合到用来产生音乐音调的处理装置。5.权利要求4的设备，其中所述的处理装置包括一个用来根据上述输入器件的信号而产生包络形状信号的包络发生器；以及用来将上述包络形状信号同上述正弦存储器表的输出相乘的乘法器，上述乘法器的乘积被输出到输出单元，从而产生上述音乐音调。6.权利要求1的设备，还包括耦合在上述正弦存储器表、上述反馈修正装置表和上述数字加法装置所组成的回路中的用来使上述反馈修正装置表的上述输出与上述数字加法装置的上述第一输入同步的一个数据寄存器。7.权利要求1的设备，其中所述的加法装置、上述正弦存储器和上述反馈修正装置表包含一个运算单元，还包含耦合于上述输入器件的多个输入的多个运算单元，从而同时产生一系列音乐音调。8.权利要求1的设备，其中所述的输入器件包括用来储存预定频率的频数存储器，上述频数存储器适合于接收用来选择频率的输入逻辑所产生的信号；以及耦合于上述频数存储器的、用来重复地对根据预定的时钟脉冲而选自上述频数存储器的上述频率进行相加的累加器装置，上述累加器的输出被耦合到上述数字加法装置的上述第一输入。9.权利要求1的设备，其中所述的上述反馈修正装置表的输入地址是一个表示上述预定波形和一个选定反馈参数的组合地址。10.权利要求1的设备，其中预定数目的最不重要位在输入到上述反馈修正装置表之前被从...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里艾抡沃尔克，
申请(专利权)人：朗迅科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]