專利名稱：音樂文件的波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)，特別指一種可以調(diào)節(jié)音樂文件(musicfile)完整波形的幅值的波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在手持式裝置(如移動電話、個(gè)人數(shù)字助理、數(shù)字相機(jī))上，由于硬件設(shè)計(jì)成本的考慮，對于音樂及聲音效果輸出的音量范圍通常十分有限。請參閱圖1，圖1是公知應(yīng)用在手持式裝置中的音樂合成器的示意圖。公知音樂合成器10可為一個(gè)集成電路(Integrated Circuit，IC)、或由數(shù)個(gè)集成電路所組成的模塊，其內(nèi)包含一音樂文件數(shù)據(jù)庫11、一音樂文件解碼器12、一音符發(fā)生器14、一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器16以及一放大器18。公知在手持式裝置中的音樂文件處理方法，是先由音樂文件解碼器12分析一音樂文件13，之后將分析后的結(jié)果傳送至音符發(fā)生器14。音符發(fā)生器14則根據(jù)該音樂文件分析后的結(jié)果，將音樂文件13轉(zhuǎn)換為一脈碼調(diào)制數(shù)據(jù)15。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器16則將脈碼調(diào)制數(shù)據(jù)15轉(zhuǎn)換為一模擬信號17，再經(jīng)由一放大器18放大后推動一揚(yáng)聲器19以發(fā)出聲音。音樂文件播放的音量控制，除了后級電路中的放大器18決定放大倍率外，音樂文件(如MIDI格式的文件)中每個(gè)音符(note)的幅值及整首樂曲中最大重疊的音符數(shù)目(稱為復(fù)音數(shù)，polyphony)，也決定了整首音樂文件最終播放出去的音量大小。換句話說，假使后級電路中的放大器18的放大倍率固定不變，則音符發(fā)生器14所輸出的完整波形(也就是該音樂文件22中所有音符合成之后的波形)的幅值大小也會影響最終音量的大小。此處的后級電路是指數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器16之后的電路，以圖1為例，后級電路包含放大器18以及揚(yáng)聲器19。
請參閱圖2，圖2是公知音樂文件的波形圖。一般的做法，在播放音樂文件(例如作為移動電話鈴聲)時(shí)，復(fù)音數(shù)比較少或幅值較小的音樂文件22，音符發(fā)生器14所輸出的完整波形幅值相對會比復(fù)音數(shù)較多或幅值較大的音樂文件24的完整波形幅值小。由于音量較小，因此可能比較不適合作為警示鈴聲之用，也未充分利用數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器16的動態(tài)范圍。然而復(fù)音數(shù)較多或幅值較大的音樂文件24，音符發(fā)生器14所輸出的完整波形的幅值輸出可能變得過大、超過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器16的轉(zhuǎn)換范圍，因而產(chǎn)生失真的現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的在于提供一種波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用以調(diào)節(jié)音樂文件(musicfile)的完整波形的幅值，在后級電路的容許范圍內(nèi)、適當(dāng)調(diào)節(jié)音樂文件完整波形的幅值輸出，使不同音樂文件在播放時(shí)的音量均能控制在預(yù)設(shè)值附近，而不會有太大的個(gè)別差異。
本發(fā)明的波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)包含一幅值提取模塊，用以提取該音樂文件完整波形中的最大幅值；以及一調(diào)節(jié)模塊，預(yù)存一預(yù)設(shè)值，用以將該預(yù)設(shè)值與該最大幅值輸入一調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算公式、以獲得該完整波形相對應(yīng)的一調(diào)節(jié)系數(shù)，并根據(jù)該調(diào)節(jié)系數(shù)以及相對應(yīng)的一調(diào)節(jié)程序，調(diào)節(jié)該完整波形的幅值。該完整波形的幅值在縮放調(diào)節(jié)后，就可以將最適當(dāng)?shù)耐暾ㄐ畏递敵鼋o數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，使不同的音樂在撥放時(shí)的音量均能達(dá)成大小約略一致的目的。
本發(fā)明在針對不同的音樂文件，在播放前進(jìn)行分析，評估并找出整首樂曲合成之后最大的幅值，并根據(jù)該值算出幅值可放大或降低的調(diào)節(jié)系數(shù)，以將整體輸出的幅值放大或降低到合理的范圍，達(dá)到無論任何形式的音樂文件，其輸出的音量大小均約略一致的目的。
關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的實(shí)施例及附圖得到進(jìn)一步的了解。
圖1是公知應(yīng)用于手持式裝置中的音樂合成器的示意圖。
圖2是公知音樂文件的波形圖。
圖3是本發(fā)明波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)30的示意圖。
圖4是音符波形的示意圖。
圖5是音符波形累加方法示意圖。
圖6是波形調(diào)節(jié)示意圖。
圖7是本發(fā)明波形調(diào)節(jié)方法的流程圖。
附圖標(biāo)號說明30波形調(diào)節(jié)系統(tǒng) 32幅值提取模塊34調(diào)節(jié)模塊Attack、Delay、Sustain、Release包絡(luò)參數(shù)A音樂文件所估得的最大幅值B音符發(fā)生器12可以輸出的最大幅值C數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器16的輸入范圍具體實(shí)施方式
本發(fā)明為音樂合成器(Audio Synthesizer)中的一種波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用以調(diào)節(jié)音樂文件(music file)的完整波形的幅值，在手持式裝置中播放時(shí)可將不同的音樂文件播放時(shí)的音量均控制在一預(yù)設(shè)值附近。如此一來，通過后級電路就可以充分調(diào)節(jié)最終音量的大小，而不致產(chǎn)生音量過小、或是失真的現(xiàn)象。
請參閱圖3，圖3是本發(fā)明波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)30的示意圖。本發(fā)明的波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)30可設(shè)置在圖1的音樂文件解碼器12中，其包含一幅值提取模塊32以及一調(diào)節(jié)模塊34。
請參閱圖3，幅值提取模塊32是用以提取每一音樂文件的完整波形中的最大幅值。每一音樂文件是包含了多個(gè)音符，每一個(gè)音符均帶有一樂器的屬性，而每一樂器均具有一相對應(yīng)的音符波形。因此音樂文件傳送到音樂文件解碼器12后，本發(fā)明的幅值提取模塊32在解碼過程中可得到每個(gè)音符的起始時(shí)間、長度、幅值、及音色等屬性。請參閱圖4，圖4是音符波形的示意圖。依據(jù)一般業(yè)界人士的習(xí)慣，可將每一音符波形分成四個(gè)包絡(luò)(envelop)參數(shù)，稱之為ADSR，也就是如圖4所示的Attack(增強(qiáng))、Delay(衰減)、Sustain(維持)、Release(解除)等四個(gè)參數(shù)。幅值提取模塊32在解碼音樂文件而獲得每一音符的ADSR參數(shù)后，再經(jīng)過估算或查表，即可獲得該音樂文件在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的幅值。
請參閱圖5，圖5是音符波形累加方法示意圖。音樂文件的完整波形是由多個(gè)音符波形重復(fù)累加而產(chǎn)生，為了方便解釋，接下來以兩個(gè)音符波形42、44累加加以解釋。在圖5的例子中，橫軸為時(shí)間軸，縱軸則表示幅值。為方便說明，圖5中的縱軸是為包絡(luò)幅值的絕對值，因此音符的波形幅值的表現(xiàn)方式與圖2、圖4略有不同。其中，音符波形42為以鋼琴演奏的某一特定音符；音符波形44則為以吉他演奏的某一特定音符。由圖5中可以看出，當(dāng)兩個(gè)音符波形42、44重疊時(shí)，最大的幅值可估計(jì)約在第二個(gè)音符44波形的Attack階段的末端出現(xiàn)。因此，由圖5可推導(dǎo)，當(dāng)多個(gè)音符波形重疊時(shí)，只要在每個(gè)音符波形的Attack末端的時(shí)點(diǎn)計(jì)算該音符的幅值，并累加計(jì)算此時(shí)其他重疊音符的幅值，即可得到此時(shí)重疊幅值46的大小值。
因此，本發(fā)明的幅值提取模塊32是在所有音符波形累加完畢后，分析整個(gè)音樂文件的完整波形后得到一最大幅值。在另一較佳具體實(shí)施例中，本發(fā)明亦可利用一波形表，其是用以儲存所述各音符相對應(yīng)的波形。本發(fā)明的幅值提取模塊32可根據(jù)該波形表以查表方式查得各時(shí)間點(diǎn)累加的一幅值，并加以比較整個(gè)完整波形后而得該最大幅值。
如圖3所示，幅值提取模塊32在獲得音樂文件的完整波形的最大幅值后，調(diào)節(jié)模塊34可開始與圖1中音符發(fā)生器14協(xié)同工作，進(jìn)行一調(diào)節(jié)程序以調(diào)節(jié)整個(gè)完整波形的幅值大小。調(diào)節(jié)模塊34是預(yù)存一預(yù)設(shè)值，此一預(yù)設(shè)值可由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器16可接受的最大幅值推算而得，基本上該預(yù)設(shè)值是不大于該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器16可接受的最大幅值。調(diào)節(jié)模塊34將該預(yù)設(shè)值與該完整波形的最大幅值輸入一調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算公式、以獲得該完整波形相對應(yīng)的一調(diào)節(jié)系數(shù)，并與該音符發(fā)生器14協(xié)同工作，以根據(jù)該調(diào)節(jié)系數(shù)以及相對應(yīng)的一調(diào)節(jié)程序，調(diào)節(jié)該完整波形的幅值大小。此處所指的協(xié)同工作，是指由調(diào)節(jié)模塊將調(diào)節(jié)系數(shù)輸入音符發(fā)生器14，由音符發(fā)生器14加以根據(jù)一調(diào)節(jié)程序調(diào)節(jié)該完整波形的幅值。在本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)模塊34是設(shè)置在音樂文件解碼器12中，然而在本發(fā)明的范疇內(nèi)，該調(diào)節(jié)模塊34亦可集成于該音符發(fā)生器14中。
請參閱圖6，圖6是波形調(diào)節(jié)示意圖，其中A為音樂文件所估得的最大幅值；C為圖1中數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器16的正常輸入范圍，例如-32767至+32767；B為一預(yù)設(shè)值，在本實(shí)施例中是為數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器16正常輸入最大幅值范圍的絕對值，也就是32767。在本發(fā)明一較佳具體實(shí)施例中，調(diào)節(jié)系數(shù)的計(jì)算公式為調(diào)節(jié)系數(shù)＝B/A，由此得知，調(diào)節(jié)模塊34送往音符發(fā)生器14的解碼數(shù)據(jù)中，所有音符波形的幅值均乘上此調(diào)節(jié)系數(shù)之后，便可使音符發(fā)生器14輸出到數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器16的最大幅值達(dá)到該調(diào)節(jié)模塊預(yù)存的預(yù)設(shè)值。調(diào)節(jié)模塊34針對每個(gè)送往音符發(fā)生器14的音符波形的幅值乘上所求得的調(diào)節(jié)系數(shù)即可達(dá)到每首樂曲音量大小一致的目的。因?yàn)橥灰魳肺募?，所有音符所放大或縮小的比例都一樣，故不會破壞整首樂曲的原音，也可維持每個(gè)音符間的相對音量。
在本發(fā)明另一較佳具體實(shí)施例中，調(diào)節(jié)系數(shù)的計(jì)算公式為調(diào)節(jié)系數(shù)＝B-A由此得知，調(diào)節(jié)模塊34送往音符發(fā)生器14的解碼數(shù)據(jù)中，所有音符波形的幅值均加上此調(diào)節(jié)系數(shù)之后，便可使音符發(fā)生器14輸出到數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器16的最大幅值平移達(dá)到該調(diào)節(jié)模塊預(yù)存的預(yù)設(shè)值。調(diào)節(jié)模塊34針對每個(gè)送往音符發(fā)生器14的音符波形的幅值如上每一個(gè)音樂文件各別求得的調(diào)節(jié)系數(shù)，即可達(dá)到每首樂曲音量大小約略一致的目的。
請參閱圖7，圖7是本發(fā)明波形調(diào)節(jié)方法的流程圖。綜合以上所述，本發(fā)明的波形調(diào)節(jié)方法包含下列步驟步驟60接收一音樂文件。
步驟62估算該音樂文件中每一音符波形以獲得一完整波形。
步驟64提取該完整波形中的一最大幅值。
步驟66將一預(yù)設(shè)值與該最大幅值輸入一調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算公式、以獲得該完整波形相對應(yīng)的一調(diào)節(jié)系數(shù)。
步驟68根據(jù)該調(diào)節(jié)系數(shù)以及相對應(yīng)的一調(diào)節(jié)程序，調(diào)節(jié)該完整波形。
由此得知，本發(fā)明在針對不同的音樂文件，在播放前先進(jìn)行分析，評估并找出整首樂曲合成之后最大的幅值，并根據(jù)該值算出音量可放大或降低的調(diào)節(jié)系數(shù)，以將樂曲合成后的幅值放大或降低到合理的范圍，達(dá)到無論任何的音樂文件，其輸出的音量大小均約略一致的目的，可避免公知技術(shù)中，輸出某些音樂文件音量過小、輸出某些音樂文件時(shí)音量又過大造成破音的問題。
通過以上較佳具體實(shí)施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以上述所公開的較佳具體實(shí)施例來對本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋在本發(fā)明中的各種改變及具有等效的配置。
權(quán)利要求
1.一種波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用以調(diào)節(jié)一音樂文件的波形幅值。該音樂文件是由多個(gè)音符組合而成，每一個(gè)音符并具有一相對應(yīng)的波形，該波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)包含一幅值提取模塊，用以提取該波形中的一最大幅值；以及一調(diào)節(jié)模塊，預(yù)存一預(yù)設(shè)值，用以將該預(yù)設(shè)值與該最大幅值輸入一調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算公式以獲得該波形相對應(yīng)的一調(diào)節(jié)系數(shù)；以及根據(jù)該調(diào)節(jié)系數(shù)以及相對應(yīng)的一調(diào)節(jié)程序，調(diào)節(jié)該完整波形幅值。
2.如權(quán)利要求1所述的波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中該調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算公式用于計(jì)算該預(yù)設(shè)值與該最大幅值的一比值，并將該比值作為該調(diào)節(jié)系數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中該調(diào)節(jié)程序是將該完整波形中所有幅值乘以該調(diào)節(jié)系數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中該調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算公式用于計(jì)算該預(yù)設(shè)值與該最大幅值的一差值，并將該差值作為該調(diào)節(jié)系數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中該調(diào)節(jié)程序是根據(jù)該調(diào)節(jié)系數(shù)將該完整波形整個(gè)平移。
6.如權(quán)利要求1所述的波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)，進(jìn)一步包含一波形表，用以儲存所述各音符相對應(yīng)的波形。
7.如權(quán)利要求6所述的波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中該幅值提取模塊根據(jù)該波形表以查表方式查得各時(shí)間點(diǎn)的一幅值，并加以比較而得該最大幅值。
8.如權(quán)利要求1所述的波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中該幅值提取模塊是累加所述各波形以獲得各時(shí)間點(diǎn)的一幅值，并加以比較而得該最大幅值。
9.一種波形調(diào)節(jié)方法，用以調(diào)節(jié)一音樂文件的波形幅值，該音樂文件是由多個(gè)音符組合而成，每一個(gè)音符并具有一相對應(yīng)的波形，該波形調(diào)節(jié)方法包含下列步驟提取該完整波形中的一最大幅值；以及將一預(yù)設(shè)值與該最大幅值輸入一調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算公式以獲得該波形相對應(yīng)的一調(diào)節(jié)系數(shù)；以及根據(jù)該調(diào)節(jié)系數(shù)以及相對應(yīng)的一調(diào)節(jié)程序，調(diào)節(jié)該波形幅值。
10.如權(quán)利要求9所述的波形調(diào)節(jié)方法，其中該調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算公式用于計(jì)算該預(yù)設(shè)值與該最大幅值的一比值，并將該比值作為該調(diào)節(jié)系數(shù)。
11.如權(quán)利要求9所述的波形調(diào)節(jié)方法，其中該調(diào)節(jié)程序是將該波形中所有幅值乘以該調(diào)節(jié)系數(shù)。
12.如權(quán)利要求9所述的波形調(diào)節(jié)方法，其中該調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算公式用于計(jì)算該預(yù)設(shè)值與該最大幅值的一差值，并將該差值作為該調(diào)節(jié)系數(shù)。
13.如權(quán)利要求12所述的波形調(diào)節(jié)方法，其中該調(diào)節(jié)程序是根據(jù)該調(diào)節(jié)系數(shù)將該波形整個(gè)平移。
14.如權(quán)利要求9所述的波形調(diào)節(jié)方法，進(jìn)一步包含一波形表，用以儲存所述各音符相對應(yīng)的波形。
15.如權(quán)利要求14所述的波形調(diào)節(jié)方法，其中該幅值提取步驟是根據(jù)該波形表以查表方式查得各時(shí)間點(diǎn)的一幅值，并加以比較而得該最大幅值。
16.如權(quán)利要求9所述的波形調(diào)節(jié)方法，其中該幅值提取步驟是累加所述各波形以獲得各時(shí)間點(diǎn)的一幅值，并加以比較而得該最大幅值。
全文摘要
本發(fā)明是一種波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用以調(diào)節(jié)一音樂文件的完整波形的幅值。該音樂文件是由多個(gè)音符組合而成，并可在一手持式裝置中播放。每一個(gè)音符并具有一相對應(yīng)的波形，該波形調(diào)節(jié)系統(tǒng)包含幅值提取模塊以及調(diào)節(jié)模塊。該幅值提取模塊是用以提取該完整波形中的最大幅值。該調(diào)節(jié)模塊中預(yù)存一預(yù)設(shè)值，是用以將該預(yù)設(shè)值與該最大幅值輸入一調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算公式、以獲得該完整波形相對應(yīng)的一調(diào)節(jié)系數(shù)，當(dāng)根據(jù)該調(diào)節(jié)系數(shù)以及相對應(yīng)的一調(diào)節(jié)程序，調(diào)節(jié)該完整波形的幅值。本發(fā)明用以將音樂文件的輸出幅值放大或降低到后級電路所能接受的最大范圍，達(dá)到不同的音樂文件在播放時(shí)，其輸出的音量大小皆能約略一致。
文檔編號G10H1/00GK1549243SQ0313625
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月20日
發(fā)明者謝郁震 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司