乐音生成器制造技术

提供了一个乐音生成器，它即使在只有小容量的波形存储器的情况下也能够再现自然乐音。该生成器包括一个第一波形存储器１ａ，一个第二波形存储器１ｂ，第一乘法器４ａ，第二乘法器４ｂ，电平系数生成器３和加法器５。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种乐音生成器，用于生成电子乐器、电子百音盒或类似音乐设备的乐音。迄今，已提出大量利用数字技术的电子乐器，它们以某种方法在乐音波形的每个样点生成一个波形振幅值，并以相应于某一音高频率的速率读取它。作为其中最简单的方法之一，已知它可在一个波形存储器中从乐音发声的开始到结束储存整个波形中每个样点的振幅值，并且通过顺序读取它们来产生一个乐音波形(例如日本专利公开号52-121313)。这一方法的优点是，当以适当的比特速率取样时，能够如实地再现自然乐器的声音。作为另一方法，它只存储整个乐音波形中音色较少变化部分的基波波形，以通过重复将它读出而减小波形存储器的容量(例如日本专利公开号59-30599)。然而，第一种方法有一个问题，即，存储波形数据所需的存储容量变得很大，从而在设备小型化和降低其成本方面带来大麻烦。第二种方法也有一个问题，即，它需要大的存储容量去再现波形急剧变化处的所谓冲击(attack)段，从而也在设备小型化和降低其成本方面带来麻烦。因此，本专利技术的目的在于提供这样一种乐音生成器，它甚至在波形存储器容量小的情况下，也能够生成自然的乐音。附图说明图1是一个说明本专利技术第一实施例的方块图。图2是一些显示乐音波形的图。图3是一些说明与乐音波形有关的波谱的图。图4是一个说明本专利技术第二实施例的方块图。图5是一些显示乐音波形的图。图6是一些显示另一乐音波形的图。图7是一些显示另一乐音波形的图。图中数字1a-第一波形存储器1b-第二波形存储器3-电平系数生成器(合成器)3a-电平系数生成器(合成器)3b-电平系数生成器(合成器)4a-乘法器(合成器)4b-乘法器(合成器)5-加法器(合成器)6-包络生成器参照图2和3，首先解释第一实施例的原理。在图2A中的波形“a”表示从百音盒或类似设备的乐音发声开始直至当它衰减完为止的波形的电平变化，图2B表示一个从发声开始经过一段足够的时间以后(在时刻“t2”)的一个周期的波形，以及图2c表示一个紧接着发声开始以后(时刻“t1”)的一个周期的波形。虽然一个象百音盒之类的衰减系统的自然乐器的初始波形因含有一些谐波成分而是复杂的，但随着时间推移，谐波成分衰减并且波形转变成一种接近正弦波的单调性波形。此外，虽然波形变化程度在紧接发声之后是大的，但随着时间的推移，波形变化程度变小，且波形本身变成稳定的。这就是说，波形在紧接乐音生成之后是不稳定的，但在乐音生成以后经历一定周期后就变成稳定的。图3A示出在图2A中时刻“t2”的平均(稳定)波谱(波谱用实线表示，为方便起见，此后称为“基谱”)，和在图2A中时刻“t1”的特征(不稳定)波谱(波谱用虚线表示，为方便起见，此后称为“初始波谱”)。当图2A中“a”的电平变化被给与具有上述基谱的波形时，相对于初始波谱，在“t1”产生差值d1，d2，d3……，如图3A所示。“d1”是基波的频率“f1”上的差值，“dn”间第n级谐波的频率“fn”上的差值。然后，在每个谐波差值d2，d3…与基波差值d1之间的相对差值被假定为“Dn”(Dn＝dn－d1)，由此可得到如图3B所示的相对差谱。随后，例如一个百音盒发出的所希望的乐音可用下列方法生成预先存储有上述基谱的一个周期的波形数据和有上述相对差谱的一个周期的波形数据，重复读取这样的数据，将图2A中“a”的电平变化给与前一个波形数据，且将图2A中“b”的电平变化给与后一个波形数据，并使它们互相加起来。下面参照图1具体地解释第一实施例。一个波形存储器1a存储具有上述基谱(图3A中实线)的一周期的波形数据，一个波形存储器1b存储具有上述相对差谱(图3B中“Dn”)的一个周期的波形数据。地址计数器2a和2b生成用于以相应于某一音高频率的固定速率从波形存储器1a和1b读出波形数据的地址。电平系数生成器3a为从波形存储器1a读出的波形数据生成对应于图2A中“a”的电平系数数据。电平系数生成器3b为从波形存储器1b读出的波形数据生成对应于图2A中“b”的电平系数数据。乘法器4a将来自波形存储器1a的波形数据与来自电平系数生成器3a的电平系数数据相乘。乘法器4b将来自波形存储器1b的波形数据与来自电平系数生成器3b的电平系数数据相乘。加法器5把由乘法器4a和4b得到的相乘数据相加。数模转换器6把来自加法器5的数字数据转换成模拟数据。随后，解释图1所示第一实施例的操作。为了操作图1所示的乐音生成器，对应所希望的乐音的数据需要预先存储于波形存储器1a和1b以及电平系数生成器3a和3b中。之后，在解释实际操作之前，将解释一种形成要在波形存储器1a和1b中存储的波形数据的方法。一般说来，波形数据是根据傅里叶变换/逆变换的原理形成的。首先，在紧接发声开始后的某一确定的时段，和在从发声开始起经过某一确定的周期以后的某一确定的时段，进行波谱分析，以找出基波成分和每个基波的谐波成分。这就是说，找出用图3A中实线表示的基谱和用图3A中虚线表示的初始波谱。然后，从基谱找出图3B中所示的相对差谱，从而找出初始波谱。假设基波成分和每个谐波成分为与其级相应的“Cn”(在此，n是整数1或大于1的整数)，则一个周期的波形数据“Dm”用下式表示D(m)=q·Σn=1N{Cn·SIN(2πnm/S-φn)}]]>式中，“q”是一个使振幅值最佳化的系数，“n”是基波和每个谐波的级，“N”是其最高级，“S”是波形存储器中的数据数，“m”是从“0”至“S-1”的整数，以及“Φn”是基波和第n级谐波的相位。于是找出分别对应基谱和相对差谱的一个周期的波形数据，并将它预先存储于波形存储器1a和1b中。分别地，将对应于图2A中“a”的电平系数数据预先存储于电平系数生成器3a中，并将对应于图2A中“b”的电平系数数据预先存储于电平系数生成器3b中。接着，解释图1所示乐音生成器的实际操作。根据来自地址计数器2a和2b的地址信号，以对应于音高频率“f”的固定速率读取存储在波形存储器1a和1b的波形数据。读取速率是由输入到地址计数器2a和2b的时钟信号“Φ”(Φ＝f·s)来确定的。乘法器4a将来自波形存储器1a的波形数据与来自电平系数生成器3a的电平系数数据(对应于图2A中“a”的数据)相乘，以及乘法器4b将来自波形存储器1b的波形数据与来自电平系数生成器3b的电平系数数据(对应于图2A中“b”的数据)相乘。加法器5把由乘法器4a和4b得到的相乘数据相加。来自加法器的相加数据，通过数模转换器6从数字转换成模拟。这样，可得到所希望的乐音输出。应当指出，虽然作上述解释时假设了采用象百音盒之类的衰减系统乐音，但是当然可以不仅得出衰减系统的乐音，而且可以得出喇叭、风琴或类似乐器的各种乐音。此外，还可以在波形存储器1a和1b与电平系数生成器3a和3b中分别存储多种数据。因此，可生成例如钢琴、喇叭和风琴之类乐器的多种乐音。而且，如果一种波形数据存储于波形存储器1a和1b中(例如钢琴数据)，并且多种数据存储于电平系数生成器3a和3b中，那就可以产生例如具有多种不同音调的“钢琴”声音。参照图5，首先解释第二实施例的原理。图5A示出一个从一个百音盒发出乐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乐音生成器，包括：一个第一波形存储器，用于在从乐音生成起经历某一确定的周期以后，存储稳定的第一波形的一个周期的第一波形数据；一个第二波形存储器，用于紧接着生成乐音和第一波形的基波成分和谐波成分之后，对一个根据在非稳定波形的基波成分与谐波成分之间的每个差值成分而组成的第二波形，存储其一个周期的第二波形数据；以及合成器，用于合成从所述第一波形存储器重复读出的所述第一波形数据和从所述第二波形存储器重复读出的所述第二波形数据，其中每个波形数据被给与不同的电平变化。２．根据权利要求１所述的乐音生成器，其中所述合成器包括：第一乘法器，用于将所述的第一波形数据和一个随着时间推移而变化的第一电平系数相乘，以生成第一相乘数据；第二乘法器，用于将所述的第二波形数据和一个随着时间推移而变化的第二电平系数相乘，以生成第二相乘数据；电平系数生成器，用于生成所述第一电平系数和所述第二电平系数；以及加法器，用于把由所述第一乘法器生成的所述第一相乘数据和由所述第二乘法器生成的所述第二相乘数据相加。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1994-11-2 269575/94;JP 1994-11-2 269576/941.一种乐音生成器，包括一个第一波形存储器，用于在从乐音生成起经历某一确定的周期以后，存储稳定的第一波形的一个周期的第一波形数据；一个第二波形存储器，用于紧接着生成乐音和第一波形的基波成分和谐波成分之后，对一个根据在非稳定波形的基波成分与谐波成分之间的每个差值成分而组成的第二波形，存储其一个周期的第二波形数据；以及合成器，用于合成从所述第一波形存储器重复读出的所述第一波形数据和从所述第二波形存储器重复读出的所述第二波形数据，其中每个波形数据被给...

【专利技术属性】
技术研发人员：今村美由纪，
申请(专利权)人：精工钟表株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]