由单仪器的音频样本产生多仪器的声音的方法和装置制造方法及图纸

从所选乐器的数字音频取样产生多台所选乐器声的技术。单台所选乐器数字音频取样存入存储器。接着在与所选仪器相应数目的数字处理器中对音频取样拷贝进行并行微操作。每台数字处理器以略微不同的时变方式处理数字音频取样以产生多台乐器的效果。处理后的数字音频取样被相加成单个数字取样。相加后的数字音频取样被转换成模拟信号，传送至扬声器，从而产生多台所选乐器声。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及音频取样的数字式操纵。更具体地说，本专利技术涉及对单台仪器的数字取样的音频记录进行操作以产生同一仪器的多个音技术的一种改进的方法。利用波形取样技术的MIDI控制的音乐合成器被广泛用于音乐和多媒体领域以能产生直接模拟声乐器器的声音的音乐声。MIDI是一种音乐编码过程，该过程依据由国际MIDI协会出版的乐器数字接口标准进行。MIDI数字表示一些音乐事件，诸如，出现待由例如钢琴，号角，鼓等的一种特定乐器声(musical sound)实现的某一特定音符，例如中央C(middle C)。模拟声是由响应该MIDI数据的音乐合成器实现的。当前的MIDI音乐合成器的主要缺陷在于缺乏足够的存储器去贮存宽广范围的声学仪器声的完整取样。这就不能贮存音乐合成器所需要的声装置(sound means)的许多变化，例如，单独用于一把小提琴声的取样，另一取样用于四把小提琴声，再一个取样对应12把小提琴声，等等。由于每一取样需要大量的存储器，故市场上大多数合成器提供有限的变化选择。本专利技术使合成器用户仅贮存一架，乐器取样即能产生所选乐器数，例如，20把小提琴，的声音而无需附加存储器，因此避免了为存贮多个取样需附加存贮器的问题。因此，本专利技术的一个目的是为降低对取样声音合成器的存储器要求。本专利技术的另一目的是为从单台特定乐器的取样声中产生任何数目所选乐器的声音。本专利技术的另一目的是从取样的声音合成器中产生更感兴趣的一种声音。本专利技术的这些和其他目的是通过一种用于微操作产生多种所选乐器声音的所选乐器的数字化音频取样的技术来实现的。单种所选乐器的数字化音频取样被贮存在存储器中。然后，对多种仪器而言，该数字化音频取样在对应于所需数目的多个所选仪器的多个数字处理器中被并行处理。每个数字处理器以随时间变化的略为不同的方式微操作该数字音频取样，以产生多种仪器的效果。将许多数字化音频取样加在一起并转换成发送到音频放大器和扬声器的模拟信号，以产生多种所选仪器的声音。本专利技术仅需要单台仪器的存贮器便能获得任意多台仪器的声音。从有关附图和下列说明将更易理解本专利技术的这些和其他目的、特性和优点。附图说明图1表示根据本专利技术原理的一种取样音频合成器过程。图2描述了将一记录音频波形转换成数字取样的过程。图3描绘了该数字化处理程序的更详细的示意图。图4描绘由数字处理程序产生的数字取样。图5表示实施本专利技术中的一个多媒体个人计算机。图6是同图5中个人计算机一起实施本专利技术所用的音频卡的方块图。图7是控制本专利技术处理过程的用户接口。图8是实施本专利技术的一台音乐合成器的方块图。单台乐器的声音不同于同一类型的几台乐器的声音。在传统音频取样合成器中为了适宜地产生这些变化，是将单独的各音频取样实时地保存在一台音乐合成器中，因此对每组仪器增加了存储器的存储要求。本专利技术通过贮存单台仪器的音频取样并以特定方法操纵该音频取样数据以模拟所需变化而大大降低了对存储器的要求问题。图1描绘了根据本专利技术原理的音频合成器的合成过程。这种取样音频合成过程可借助一专用音乐合成器来完成，或也可由通用计算机的软件和/或硬件的结合来完成。包含在取样音乐合成器中的音频取样是对一种声学仪器声的数字式表示。取决于乐器，音频取样可持续5到10秒或更长，但一般仅有一小部分取样贮存在音乐合成器内。单台乐器的音频取样(小提琴的)已被存入该音乐合成器，但想要多台仪器—12把的声音。本专利技术通过操纵单个小提琴取样的多个拷贝，去模拟12台小提琴的声音，例如通过将不同的随机时间变量值加到每个样本拷贝的幅值上以模拟多台乐器表演者之间的时基变化。然后将多个键控音频取样相加以产生模拟多台乐器声的单个音频信号。该相加后的音频信号被转换成模拟信号并被放大以产生12把小提琴声音。本实例能被扩展，以都从单把小提琴原始声或贮存在存储器中的任何其他音频取样产生任何数目的小提琴声音。诸如笛音之类的其他仪器组可由存储器中的其他取样产生；所用的实际取样取决于被合成的仪器声。为模拟所选乐声表演者之间的自然变化，引入了随机幅度变量。该过程在步骤10通过将若干音乐取样(贮)存入音频取样存储器。该音频取样存储器或是用作其音量不可变的合成器的只读存储器(ROM)或用作其音量可改变的合成器的随机存取存储器(RAM)。由IBM公司制造的AUDIOVATION(商标)的声霸卡是可改变型的，因为该计算机硬盘存贮器存储了这些取样，诸如由EMu系统公司制造的Proteus(商标)系列等的合成器有一组4至16MB的ROM中的取样，因此属于固定型。接着，用户或应用程序在步骤11选择一个音频取样，供进一步处理之用。在该图中，音频取样选择输入13是对小提琴而言。该小提琴数字取样被送至数字处理步骤15，在那里接收仪器数输入17，在此例中小提琴数为12，以及变化(程)度输入19。提供了在被模拟的12把小提琴之间变化程度范围内的控制，以适合用户的爱好，被演奏的音乐的风格等等。在该数字处理步骤中，音频取样是对数目上对应于所需仪器数的多台处理器拷贝的。这些处理器各以略微不同的时变方式操作该取样。再将这些操作结果相加，以形成所需仪器数的数字音频取样。下面要参照图3更详细地讨论数字处理步骤15。在步骤21，将12把小提琴的数字音频表示转换成模拟声信号。在步骤23，放大该模拟声信号。最后在步骤25，借助带扬声器的音频放大器或借助音频耳机产生12把小提琴的实际声音。在该最佳实施例的音频取样存储步骤10，音频取样选择步骤11和数字处理步骤15是通过计算机执行的计算机软件程序来完成的。该“计算机”可配备有声霸卡或内装声音软件的一台独立应用的通用计算机或可为在一专用音乐合成器内部的一片计算机芯片。下面要参照图5和6更详细地讨论该计算机和声霸卡。计算机的一种取样用户接口示于图7中。数一模转换步骤21通常由一片专用硬件完成。这种转换的典型硬件编解码器，该编解码器在一特定时间段产生对应于数字数据值的模拟电压。例如，每1/44，100秒将44k数字音频数据送至编解码器则该编解码器的输出将反映每个输入的数字数据值。该编解码器还用于将进入计算机的模拟声转换成数字形式。包含由计算机启动的多媒体的所有合成器均有数-模转换器，以产生模拟声信号。例如，一种适用的D/A转换器为晶体半导体公司的编解码芯片CS4231。模拟声放大步骤23由模拟放大器完成。产生真实声音的步骤25通过将放大后信号送至音频扬声器或音频耳机来实现。放大器与扬声器或耳机通常是独立的硬件部分。它们可装在音乐合成器或计算机启动的多媒体的机壳内，但它们通常是不同的部件。本专利技术的基本优点之一就是对音乐合成器的最昂贵部件之一的音频取样存储器中的音频取样数加以限制。本专利技术的另一优点在于由该合成器产生令人更感兴趣的声音。一般在一合成器中，音频取样中的最后几个取样是一次又一次地重复并与幅度包络线结合而去模拟某种音频仪器声的自然音量的减小，即衰减。因此，开始重复的那部分声音即是一遍又一遍地以逐渐减小的音量下的重复声音。这种声音由于采用了同一组的音频取样故而是非常均匀的而且有一种极度的非音乐感。实际的声学仪器声音总是在某些方面有点变化而不呈现这种重复特性。本专利技术改进在以时变方式的数字处理器中的整个幅度包络线的每一个音频取样，以提供自然得多的声音。对音频进行数字本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从所选仪器的数字化音频取样产生多个所选仪器声的方法，该方法包括以下步骤：将单台所选仪器的数字化音频取样存入一存储器；在数目对应于多个所选仪器的多个数字处理器中并行地对该数字化音频取样的拷贝进行微操作，每个数字处理器以略微不同的时 变方式处理该数字音频取样；将处理后的数字音频取样相加；和将相加后的数字音频取样转换成送给扬声器的模拟信号，以产生多个所选仪器的声音。

【技术特征摘要】
US 1994-6-30 2698701.用于从所选仪器的数字化音频取样产生多个所选仪器声的方法，该方法包括以下步骤将单台所选仪器的数字化音频取样存入一存储器；在数目对应于多个所选仪器的多个数字处理器中并行地对该数字化音频取样的拷贝进行微操作，每个数字处理器以略微不同的时变方式处理该数字音频取样；将处理后的数字音频取样相加；和将相加后的数字音频取样转换成送给扬声器的模拟信号，以产生多个所选仪器的声音。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于该方法还包括响应对多台所选仪器数的选择调用该多台数字处理器的步骤。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于该方法还包括响应参数变化程度去改变该多台数字处理器的处理过程的步骤。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于每台数字处理器中的所述微操作至少部分按照一个随机数字发生器执行的。5.一种用于从所选仪器的数字化音频取样产生多个所选仪器声的系统，该系统包括用于贮存单台所选仪器的数字音频取样的存储器；用于对数字化音频取样的拷贝进行并行显微操作的多个数字处理器，多个数字处理器的数目对应于多个所选仪器，每个数字处理器以略为不同的时变方式处理该数字音频取样；用于将处理后的数字音频取样相加的装置；和数/模转换器，用于将相加后的数字音频取样转换成送至扬声器的模拟信号，以产生多台所选仪器的声音。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：PW发雷特，DJ穆尔，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]