專利名稱：樂音合成設備和方法
技術領域：
本發(fā)明大體上涉及樂音合成設備和方法，根據(jù)存儲在波形存儲器等中的波形樣本數(shù)據(jù)來合成樂音、語音或其他所需聲音，及其程序。更具體地，本發(fā)明涉及一種樂音合成設備和方法，用于合成其波形在持續(xù)部分中根據(jù)音量等級信息(或“力度強弱值(dynamics value)”信息)發(fā)生變化的高品質(zhì)樂音，及其程序。此外，本發(fā)明涉及一種樂音合成設備和方法，用于根據(jù)顫音(vibrato)或涉及持續(xù)部分中的音高移位(pitch shift)的其他表演風格來合成樂音波形，從而使波形根據(jù)音量等級信息(力度強弱值)而變化，及其程序。
背景技術：
基于所謂的“波形存儲器讀出”方法的樂音合成設備是公知的，其中將通過所需編碼技術(如PCM(脈沖碼調(diào)制)、DPCM(差分PCM)或ADPCM(自適應差分PCM))編碼的波形樣本數(shù)據(jù)預先存儲在波形存儲器中，并通過以與所需樂音音高相對應的速率讀取出預先存儲的波形樣本數(shù)據(jù)，來合成樂音。利用這種樂音合成設備，傳統(tǒng)上，按照與音高移位因素(如多種音高、音高范圍或音高調(diào)制量)的對應關系，或按照與音量等級變化因素(如力度強弱、速度或手法)的對應關系，針對每個樂器名或音色類型(例如，“鋼琴”或“小提琴”)預先存儲不同的波形。在這種情況下，根據(jù)在再現(xiàn)演奏期間所檢測到的音高移位因素或音量等級變化因素，選擇預先存儲的波形中最佳的一個，從而合成高品質(zhì)的樂音。在日本專利公開No.2580761和2970438中公開了這種樂音合成設備的示例。
此外，當按照音高調(diào)制表演風格來再現(xiàn)與給定音符相對應的樂音時，如顫音或彎音表演風格等，樂音的音高在樂音的可聽再現(xiàn)期間連續(xù)變化，傳統(tǒng)樂音合成設備的典型示例通過根據(jù)實時輸入的音高調(diào)制信息來調(diào)制非音高調(diào)制波形的音高來合成樂音。此外，日本專利申請未審公開No.HEI-11-167382、2000-56773、2000-122664和2001-100757公開了一種實現(xiàn)高品質(zhì)樂音合成的技術，從根據(jù)自然樂器的實際演奏進行采樣的連續(xù)顫音調(diào)制波形的一個顫音循環(huán)范圍的離散點中提取出多個波形(即，波形段)，然后將這樣提取出的波形存儲為模板波形。在再現(xiàn)時，所公開的技術按照重復(或“循環(huán)”)的方式，順序讀出模板波形，并對讀出的模板波形進行交叉衰落合成，從而再現(xiàn)高品質(zhì)的顫音表演風格波形。
上述No.2580761或2970438專利公開所公開的現(xiàn)有技術設備在通過根據(jù)表示與表達控制、速度控制等相對應的等級變化量的力度強弱信息在預先存儲的波形樣本數(shù)據(jù)之間進行切換，來順序選擇要使用的波形數(shù)據(jù)的同時，對樂音進行合成。但是，在通過根據(jù)上述力度強弱信息在預先存儲的波形樣本之間信息切換，來順序選擇要使用的波形數(shù)據(jù)的同時，對樂音進行合成的過程中，即使是對于樂音的持續(xù)部分(或持續(xù)樂音部分)，波形樣本數(shù)據(jù)切換也傾向于非常頻繁地發(fā)生，因為現(xiàn)有技術設備恒定地獲取力度強弱信息，以進行波形樣本數(shù)據(jù)切換。如果如現(xiàn)有技術那樣，波形樣本數(shù)據(jù)切換非常頻繁地發(fā)生，則傾向于發(fā)生快速波形變化，雖然再現(xiàn)的是樂音的持續(xù)部分，也可能不利地給人以不穩(wěn)定的印象。此外，盡管通常對波形進行內(nèi)插算術運算以吸收這種快速波形變化，頻繁的波形切換將給內(nèi)插算術運算帶來較大的負擔。
此外，上述每一個均能實現(xiàn)高品質(zhì)樂音合成的專利公開No.HEI-11-167382、2000-56773、2000-122664和2001-100757品質(zhì)中所公開的現(xiàn)有技術設備不允許在樂音合成期間所需的時刻根據(jù)輸入力度強弱信息來修改或改變樂音特性。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種語音合成設備和方法及其程序，能夠響應于輸入力度強弱值，來執(zhí)行針對樂音的持續(xù)部分的樂音合成處理，減小控制部分的負擔。本發(fā)明還希望提供一種樂音合成設備和方法及其程序，能夠在合成樂音波形、隨時間改變音高以及反映如顫音、彎音等表演風格的特性時，根據(jù)輸入力度強弱值，按照音色也精細變化的方式，以高品質(zhì)特性，可變地控制樂音的特性。本發(fā)明還希望提供一種樂音合成設備和方法及其程序，能夠高品質(zhì)地執(zhí)行顫音深度控制。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種改進的樂音合成設備，包括存儲部分，與力度強弱值相關聯(lián)地存儲有持續(xù)樂音的波形數(shù)據(jù)集合；獲取部分，在要產(chǎn)生持續(xù)樂音時，以預定的時間間隔，間歇地獲取用于控制要產(chǎn)生的持續(xù)樂音的力度強弱值；以及樂音產(chǎn)生部分，從所述存儲部分中獲取與由所述獲取部分獲取的力度強弱值相對應的波形數(shù)據(jù)集合，并根據(jù)所獲取的波形數(shù)據(jù)集合，產(chǎn)生持續(xù)樂音的樂音波形。
根據(jù)本發(fā)明，當要產(chǎn)生與樂音的持續(xù)部分(即持續(xù)樂音部分)相對應的范圍內(nèi)的樂音時，以預定的時間間隔間歇地獲取力度強弱值，并從與力度強弱值相關聯(lián)地預先存儲了持續(xù)樂音的波形數(shù)據(jù)集合的存儲部分中選擇與每個所獲取的力度強弱值相對應的、持續(xù)樂音的波形數(shù)據(jù)集合。對根據(jù)以預定的時間間隔間歇地獲取的力度強弱值而選擇的波形數(shù)據(jù)集合進行合成，以產(chǎn)生與持續(xù)樂音部分相對應的范圍內(nèi)的語音波形。因為根據(jù)力度強弱值，以預定的時間間隔間歇地從多個預先存儲的持續(xù)樂音的波形數(shù)據(jù)集合中獲取要使用的波形數(shù)據(jù)，并利用所獲取的波形數(shù)據(jù)來合成樂音，不僅可以以減小的對控制部分的負擔，根據(jù)輸入力度強弱值，對持續(xù)樂音部分執(zhí)行樂音合成處理，而且可以根據(jù)輸入力度強弱值，可變地控制樂音特性。按照這種方式，本發(fā)明可以合成忠實地再現(xiàn)了持續(xù)樂音部分中的音色變化(類似于通過顫音表演風格獲取的那樣)的高品質(zhì)樂音。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種改進的樂音合成設備，包括存儲部分，在與力度強弱值相關聯(lián)地存儲有多個單元，每個單元包括與不同音高移位相對應的多個波形數(shù)據(jù)集合；力度強弱值獲取部分，以預定的時間間隔，間歇地獲取用于控制要產(chǎn)生的樂音的力度強弱值；音高調(diào)制信息獲取部分，獲取用于控制要產(chǎn)生的樂音的音高調(diào)制的音高調(diào)制信息；以及樂音產(chǎn)生部分，從所述存儲部分中選擇與由所述獲取部分獲取的力度強弱值相對應的單元，從所選擇的單元中獲取與由所述音高調(diào)制信息獲取部分獲取的音高調(diào)制信息相對應的波形數(shù)據(jù)集合，并根據(jù)所獲取的波形數(shù)據(jù)集合，產(chǎn)生樂音波形。
利用從每一個均包括與不同音高移位相對應的多個波形數(shù)據(jù)集合的多個單元中的一個中獲取與所獲取的音高調(diào)制信息相對應的波形數(shù)據(jù)，并根據(jù)所獲取的波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生樂音波形的結構，本發(fā)明能夠按照音色也精細變化的方式，以高品質(zhì)特性，合成其音高隨時間變化的樂音波形，類似于顫音或彎音等。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提出了一種改進的樂音合成設備，包括存儲部分，與力度強弱值相關聯(lián)地存儲有多個單元，每個單元包括多個波形數(shù)據(jù)集合，所述波形數(shù)據(jù)集合用于實現(xiàn)使音高隨時間變化的特性；獲取部分，當要產(chǎn)生具有使音高隨時間變化的特性的樂音時，獲取用于控制要產(chǎn)生的樂音的力度強弱值；以及樂音產(chǎn)生部分，從所述存儲部分中獲取與由所述獲取部分獲取的力度強弱值相對應的單元的波形數(shù)據(jù)集合，并根據(jù)所獲取的波形數(shù)據(jù)集合，產(chǎn)生具有使音高隨時間變化的特性的樂音波形。因為根據(jù)與所獲取的力度強弱值相對應的單元的波形數(shù)據(jù)集合來產(chǎn)生樂音波形，本發(fā)明能夠按照音色也精細變化的方式，以高品質(zhì)特性，合成其音高隨時間變化的樂音波形，類似于顫音或彎音等。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提出了一種改進樂音合成設備，包括存儲部分，存儲有包括多個波形數(shù)據(jù)集合的單元，所述波形數(shù)據(jù)集合用于實現(xiàn)使音高隨時間變化的顫音特性；獲取部分，獲取用于控制顫音深度的深度控制信息；樂音產(chǎn)生部分，從所述存儲部分中獲取單元的多個波形數(shù)據(jù)集合，并根據(jù)所獲取的單元的多個波形數(shù)據(jù)集合和由所述獲取部分獲取的深度控制信息，產(chǎn)生具有顫音特性的樂音波形，當根據(jù)所獲取的深度控制信息，執(zhí)行減小顫音深度的控制時，所述樂音產(chǎn)生部分產(chǎn)生樂音波形，而不使用單元的多個波形數(shù)據(jù)集合中與較大音高移位相對應的波形數(shù)據(jù)。即，產(chǎn)生已經(jīng)根據(jù)深度控制信息進行了控制的樂音波形，從而減小顫音深度，而不使用單元的多個波形數(shù)據(jù)集合中與較大音高移位相對應的波形數(shù)據(jù)。按照這種方式，能夠高品質(zhì)地控制顫音深度。
即，本發(fā)明的特征在于根據(jù)所獲取的力度強弱值信息，從預先存儲的多種不同音色的波形數(shù)據(jù)集合中選擇要使用的波形數(shù)據(jù)，并利用所選擇的波形數(shù)據(jù)來合成樂音。因此，當要對樂音的持續(xù)部分執(zhí)行與輸入力度強弱值相對應的樂音合成時，本發(fā)明不僅可以避免快速波形變化，實現(xiàn)波形穩(wěn)定化，而且可以通過極大地減小了控制部分的負擔的樂音合成處理，確保樂音特性在樂音合成過程中的可控性。結果，本發(fā)明能夠合成忠實地再現(xiàn)了持續(xù)樂音部分中的音色變化(類似于通過顫音表演風格獲取的那樣)的高品質(zhì)樂音。
不僅可以作為上述設備發(fā)明也可以作為方法發(fā)明來構建和實現(xiàn)本發(fā)明。同樣，可以將本發(fā)明構建和實現(xiàn)為由如計算機或DSP等處理器執(zhí)行的軟件程序以及用于存儲這種軟件程序的存儲介質(zhì)。此外，用在本發(fā)明中的處理器可以包括具有以硬件構建的專用邏輯的專用處理器，更不必說能夠運行所需軟件程序的計算機或其他通用型處理器。
下面，將對本發(fā)明的實施例進行描述，但應當清楚，本發(fā)明并不局限于所描述的實施例，在不偏離基本原理的前提下，對本發(fā)明的多種修改都是可能的。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權利要求確定。


為了更好地理解本發(fā)明的目的和其他特征，下面，將參照附圖，對優(yōu)選實施例進行詳細的描述，其中圖1是示出了可應用根據(jù)本發(fā)明實施例的樂音合成設備的電子樂器的典型硬件設置的方框圖；圖2是用于解釋樂音合成設備的樂音合成功能的功能方框圖；圖3是示出了存儲在數(shù)據(jù)庫中且可應用于樂音的持續(xù)部分的波形數(shù)據(jù)的概念圖，其中(a)示出了數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結構，以及(b)～(d)示出了多個單元的示例；圖4是示出了正常力度強弱主體合成處理的示例操作順序的流程圖；
圖5是用于解釋通過正常力度強弱主體合成處理而執(zhí)行的樂音合成過程的細節(jié)的示意圖；圖6是示出了手動顫音(或彎音)主體合成處理的示例操作順序的流程圖；圖7是用于解釋通過手動顫音(或彎音)主體合成處理而執(zhí)行的樂音合成過程的細節(jié)的示意圖；圖8是示出了自動顫音主體合成處理的示例操作順序的流程圖；圖9是用于解釋自動顫音主體合成處理中處理顫音速度的過程的示意圖；以及圖10是用于解釋自動顫音主體合成處理中處理顫音深度的過程的示意圖。
具體實施例方式
圖1是示出了可應用根據(jù)本發(fā)明實施例的樂音合成設備的電子樂器的典型硬件設置的方框圖。這里所示的電子樂器具有樂音合成功能，用于基于根據(jù)人類演奏者對演奏操作單元5的操作的演奏進程而提供的性能信息(例如，演奏事件數(shù)據(jù)、如音符開事件和音符關事件數(shù)據(jù)等、以及多種控制數(shù)據(jù)、如力度強弱信息、音高事件信息、顫音速度信息和顫音深度信息等)，電子產(chǎn)生樂音，并基于根據(jù)演奏進程而順序提供的預先創(chuàng)建的演奏信息，自動產(chǎn)生樂音。此外，在執(zhí)行上述樂音合成功能的過程中，語音合成設備針對樂音的持續(xù)部分(也稱為“主體部分(body portion)”)，根據(jù)包括在演奏信息中的力度強弱，選擇要全新使用的波形樣本數(shù)據(jù)(此后，簡稱為“波形數(shù)據(jù)”)，并根據(jù)所選擇的波形數(shù)據(jù)，合成樂音，從而能高品質(zhì)地再現(xiàn)尤其是彎音表演風格或顫音表演風格的樂音，作為持續(xù)部分的樂音(即，持續(xù)樂音部分)。對持續(xù)樂音部分的這種樂音合成處理包括作為樂音合成處理的第一實施例的“正常力度強弱主體合成處理(normal dynamics bodysynthesis processing)”(將參照圖4和5進行描述)、作為樂音合成處理的第二實施例的“手動顫音主體合成處理(manual vibrato bodysynthesis processing)”(將參照圖6和7進行描述)、作為樂音合成處理的第三實施例的“自動顫音主體合成處理(auto vibratosynthesis processing)”(將參照圖8到10進行描述)等。稍后，將參照相應的附圖對這些實施例進行描述。
盡管采用了下面將要描述的樂音合成設備的電子樂器可以包括除了這里所描述的之外的其他硬件，稍后將結合只使用了所需最少資源的請求進行描述。下面，將采用利用了被稱為“AEM(發(fā)音元件建模)”的樂音波形控制技術的樂音發(fā)生器(所謂的“AEM樂音發(fā)生器”)來描述電子樂器。AEM技術傾向于執(zhí)行現(xiàn)實主義的再現(xiàn)和多種表演風格的再現(xiàn)控制等，基于多種表演風格或與多種自然樂器有關的發(fā)音，忠實地表達音色變化，作為與涉及多種樂器的表演風格相對應的波形數(shù)據(jù)，將與多種表演風格相對應的整個波形(此后稱為“表演風格模塊”)預先存儲在每個單獨樂音的局部部分中，如起奏部、釋放部、持續(xù)樂音部分或接頭部等，然后，按照時間串行地組合多個預先存儲的表演風格模塊，從而形成一個或多個連續(xù)樂音。
利用計算機來實現(xiàn)如圖1所示的電子樂器，其中計算機通過執(zhí)行相應的預定程序(軟件)來執(zhí)行用于實現(xiàn)上述樂音合成功能的多種“樂音合成處理”(參見圖4～10)。當然，這些處理也可以通過由DSP(數(shù)字信號處理器)執(zhí)行的微程序來實現(xiàn)，而不是這種計算機硬件?；蛘?，所述處理也可以通過具有離散電路或集成電路或大規(guī)模集成電路的專用硬件設備來實現(xiàn)。
在圖1的電子樂器中，在包括微處理器單元(CPU)1、只讀存儲器(ROM)2和隨機存取存儲器(RAM)3的微型計算機的控制下，執(zhí)行各種操作。CPU 1控制整個電子樂器的行為。ROM 2、RAM 3、外部存儲設備4、演奏操作單元5、面板操作單元6、顯示設備7、樂音發(fā)生器8和接口9通過通信總線(如數(shù)據(jù)和地址總線)1D與CPU 1相連。同樣與CPU 1相連的是用于對多種時間進行計數(shù)的定時器1A，例如，針對定時器中斷處理的信號中斷定時。即，定時器1A產(chǎn)生用于對時間間隔進行計數(shù)或設置根據(jù)所給定的樂曲數(shù)據(jù)自動演奏樂曲的演奏節(jié)拍的節(jié)拍時鐘脈沖(tempo clock pulse)。節(jié)拍時鐘脈沖的頻率是可調(diào)的，例如，通過面板操作單元6的節(jié)拍設置開關。將定時器1A產(chǎn)生的這種節(jié)拍時鐘脈沖提供給CPU 1，作為處理定時指令或作為中斷指令。CPU 1根據(jù)這種指令執(zhí)行多種處理。
ROM 2在其中存儲要由CPU 1執(zhí)行的多種程序，并且還作為波形存儲器在其中存儲多種數(shù)據(jù)，如波形數(shù)據(jù)(例如，表示具有根據(jù)顫音表演風格等的音色變化的波形、具有樸實音色的波形等)。RAM 3用作工作存儲器，用于臨時存儲在CPU 1執(zhí)行預定程序時所產(chǎn)生的多種數(shù)據(jù)，以及作為用于存儲當前正在執(zhí)行的程序和與當前正在執(zhí)行的程序相關的數(shù)據(jù)的存儲器。將RAM 3的預定地址區(qū)域分配給多種功能，并用作多種寄存器、標記、表格、存儲器等。外部存儲設備4用于存儲多種數(shù)據(jù)，如要用作自動演奏的基礎的演奏信息和與表演風格相對應的波形數(shù)據(jù)、以及要由CPU 1執(zhí)行或查閱的多種控制程序，如“樂音合成處理”(參見圖4、6和8)。當特定的控制程序未預先存儲在ROM 2中時，可以將控制程序預先存儲在外部存儲設備(例如，硬盤設備)4中，從而通過將控制程序從外部存儲設備4讀入RAM 3中，允許CPU 1按照與將預定控制程序存儲在ROM 2中的情況完全相同的方式進行操作。這種結構有利于控制程序的版本更新、新控制程序的添加等。外部存儲設備4可以包括除了硬盤(HD)以外的多種可拆卸型外部記錄介質(zhì)，如軟盤(FD)、致密盤(CD-ROM或CD-RAM)、磁光盤(MO)和數(shù)字通用盤(DVD)。或者，外部存儲設備4可以包括半導體存儲器。
例如，演奏操作單元5是鍵盤形式的，包括可操作用于選擇要產(chǎn)生的樂音的音高的多個鍵和與鍵對應設置的鍵開關。此演奏操作單元5不僅可以用于基于人類演奏者的手動演奏操作的手動音高演奏，而且可以用作用于選擇要自動演奏的所需預存儲演奏信息的輸入裝置。顯而易見的是，演奏操作單元5可以不是鍵盤型的，如其上設置有樂音-音高-選擇線的琴頸狀操作單元。面板操作單元6包括多種操作器，如演奏信息選擇開關，用于選擇要自動演奏的所需演奏信息；以及設置開關，用于設置用于演奏的多種演奏參數(shù)，如音色和音效。不必說，面板操作單元6也可以包括數(shù)字鍵盤，用于輸入用于選擇、設置和控制用于演奏的音高、音色、音效等的數(shù)字值數(shù)據(jù)；鍵盤，用于輸入文本或字符數(shù)據(jù)；鼠標，用于操作指針，以指定顯示在顯示設備7上的多個屏幕中的所需位置；以及多種其他操作器。例如，顯示設備7包括液晶顯示器(LCD)、CRT(陰極射線管)等，不僅響應于對應開關的操作，顯示多種屏幕，而且還顯示多種信息，如演奏信息和波形數(shù)據(jù)，并控制CPU 1的狀態(tài)。人類演奏者可以參考顯示在顯示設備7上的多種信息，容易地設置用于演奏的多種演奏參數(shù)，以及選擇要自動演奏的樂曲。
能夠在多個樂音產(chǎn)生信道中同時產(chǎn)生樂音信號的樂音發(fā)生器8接收通過通信總線1D提供的演奏信息，合成樂音，并根據(jù)接收到的演奏信息，產(chǎn)生樂音信號。即，從ROM 2或外部存儲設備4中讀取出包括在演奏信息中的力度強弱信息相對應的波形數(shù)據(jù)，通過總線1D，將讀取出的波形數(shù)據(jù)傳遞給樂音發(fā)生器8，并根據(jù)需要進行緩沖。然后，樂音發(fā)生器8以預定的輸出采樣頻率輸出緩沖的波形數(shù)據(jù)。由未示出的音效電路(例如，DSP(數(shù)字信號處理器))對由樂音發(fā)生器8產(chǎn)生的樂音信號進行預定的數(shù)字處理，然后，將已經(jīng)進行了數(shù)字處理的樂音信號提供給用于可聽再現(xiàn)或發(fā)聲的聲音系統(tǒng)8A。
接口9(例如MIDI接口或通信接口)用于在電子樂器和外部演奏信息產(chǎn)生設備(未示出)之間通信多種信息。MIDI接口用于將MIDI標準的演奏信息從外部演奏信息產(chǎn)生設備(在這種情況下，其他MIDI設備等)輸入到電子樂器中，或?qū)IDI標準的演奏信息從電子樂器輸出到其他MIDI設備中。其他MIDI設備可以是任何所需的類型的(或操作類型的)，如鍵盤型、吉他型、管樂器型、打擊樂器型或手勢型，只要其能夠響應于設備用戶的操作產(chǎn)生MIDI格式的數(shù)據(jù)。通信接口與有線或無線通信網(wǎng)絡(未示出)相連，如LAN、因特網(wǎng)、電話線網(wǎng)絡等，通過所述網(wǎng)絡，通信接口與外部演奏信息產(chǎn)生設備(例如，服務器計算機)相連。因此，通信接口用于將多種信息從服務器計算器輸入到電子樂器中，如控制信息和演奏信息等。即，在特定的信息未存儲在ROM 2、外部存儲設備4等中的情況下，通信接口用于從服務器計算機下載特定的信息，如特定的控制信息或演奏信息等。在這種情況下，作為“客戶端”的電子樂器通過通信接口和通信網(wǎng)絡，發(fā)送請求服務器計算機下載特定信息(如特定控制程序或演奏信息)的命令。響應于來自客戶端的命令，服務器計算機通過通信網(wǎng)絡，將所請求的信息傳遞給電子樂器。電子樂器通過通信接口接收特定的信息，并將其累積地存儲到外部存儲設備4等中。按照這種方式，完成特定信息的必要下載。
應當注意，在接口9是MIDI接口形式的情況下，該MIDI接口可以通過通用接口而不是專用MIDI接口來實現(xiàn)，如RS232-C、USB(通用串行總線)或IEEE1394，在這種情況下，可以同時通信除MIDI事件數(shù)據(jù)以外的其他數(shù)據(jù)。在將上述通用接口用作MIDI接口的情況下，可以設計與電子樂器相連的其他MIDI設備通信除MIDI事件數(shù)據(jù)以外的其他數(shù)據(jù)。當然，本發(fā)明中所處理的演奏信息可以是除MIDI格式以外的任何其他數(shù)據(jù)格式，在這種情況下，可以構造MIDI接口和其他MIDI設備，以符合所使用的數(shù)據(jù)格式。
圖1所示的電子樂器具有樂音合成功能，能夠根據(jù)響應于演奏操作單元5的人類演奏者的操作而產(chǎn)生的演奏信息或預先準備的SMF(標準MIDI文件)等的演奏信息，連續(xù)產(chǎn)生樂音。同樣，在執(zhí)行樂音合成功能的過程中，電子樂器基于根據(jù)演奏操作單元5的人類演奏者的操作的演奏進程而提供的演奏信息中所包括的力度強弱信息(或由音序器(sequencer)等順序提供的演奏信息)，選擇最新用于持續(xù)樂音部分的波形數(shù)據(jù)，然后，根據(jù)所選擇的波形數(shù)據(jù)，合成樂音。所以，以下段落參照圖2，對圖1所示的電子樂器的樂音合成功能進行了概述。圖2是用于解釋樂音合成設備的樂音合成功能的功能方框圖，其中箭頭表示數(shù)據(jù)流。
當開始執(zhí)行樂音合成功能時，從輸入部分J2向表演風格合成部分J3順序提供演奏信息。輸入部分J2包括演奏操作單元5，響應于人類演奏員的演奏操作，產(chǎn)生演奏信息；以及音序器(未示出)，根據(jù)演奏進程，提供預先存儲在ROM 2等中的演奏信息。由輸入部分J2提供的演奏信息至少包括演奏事件數(shù)據(jù)(如音符開事件數(shù)據(jù)和音符關事件數(shù)據(jù)(以下，將這些事件數(shù)據(jù)統(tǒng)稱為“音符信息”))和控制數(shù)據(jù)(如顫音速度數(shù)據(jù)和顫音深度數(shù)據(jù))。即，通過輸入部分J2輸入的力度強弱信息包括基于演奏操作單元5上的演奏操作實時產(chǎn)生的信息(響應于按鍵而產(chǎn)生的接觸后傳感器輸出數(shù)據(jù))和基于預先存儲或編程的自動演奏信息的信息。在接收到演奏事件數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)等時，表演風格合成部分J3產(chǎn)生“表演風格信息”，包括樂音合成所需的多種信息，例如，通過與音符信息相對應地將樂音分割為多個局部部分，如起奏部、持續(xù)樂音部分(或主體部分)和釋放部，并識別持續(xù)樂音部分的開始事件，并對接收到的控制數(shù)據(jù)進行轉換。在該時間段內(nèi)，表演風格合成部分J3查閱位于數(shù)據(jù)庫(波形存儲器)J1中的數(shù)據(jù)表，選擇要與輸入力度強弱信息和音高信息相對應地應用于持續(xù)樂音部分的稍后描述的“單元”，然后，將表示所選單元的信息添加到表演風格信息上。樂音合成部分J4根據(jù)由表演風格合成部分J3產(chǎn)生的“表演風格信息”，從數(shù)據(jù)庫J1中讀取出波形數(shù)據(jù)(稍后描述為正常單元、顫音單元等)，然后根據(jù)讀取出的波形數(shù)據(jù)，執(zhí)行樂音合成，從而輸出樂音。即，樂音合成單元J4在根據(jù)“表演風格信息”在波形數(shù)據(jù)之間進行切換的同時，進行樂音合成。
接下來，參考圖3，對存儲在上述數(shù)據(jù)庫(波形存儲器)J1中并應用于持續(xù)樂音部分的波形數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結構進行描述。更具體地，圖3中的(a)是示出了數(shù)據(jù)庫J1的數(shù)據(jù)結構的概念圖，以及圖3中的(b)～(d)是示出了以單元為單位存儲在數(shù)據(jù)庫J1中的波形數(shù)據(jù)的示例的概念圖。
在數(shù)據(jù)庫J1中，作為單元，存儲了要應用于持續(xù)樂音部分的波形數(shù)據(jù)集合以及與波形數(shù)據(jù)集合有關的數(shù)據(jù)。每一個單元是能夠在樂音合成處理期間作為數(shù)據(jù)塊進行處理的波形單位。如圖3中的(a)所示，各個“單元”與力度強弱值相關聯(lián)，并且針對每個樂音音高，存儲一組這樣的單元(為了便于圖示，在附圖中，只示出了樂音音高“C3”、“D3”和“E3”)。假設針對多種音色(即，如鋼琴等樂器的音色)中的每一種，與35個不同的樂音音高(音階符(scale note))相關聯(lián)地存儲每一個與20個不同的力度強弱值相關聯(lián)的單元，即，針對可以個根據(jù)音色信息進行選擇的每種音色，在整個數(shù)據(jù)庫J1中，存儲了針對該音色的總共700(35×20)個單元。即使對于相同的樂音音高，也可以使與不同力度強弱值相對應的單元表現(xiàn)出具有不同音色特性的樂音波形(即，不同波形形狀的樂音波形)。應當注意，可以與兩個或多個樂音音高的組(例如，C3和C#3)相對應地存儲這些單元，而不是針對每種樂音音高(音階符)進行存儲。
此外，與應用于持續(xù)樂音部分的多種表演風格(如正常、顫音或彎音表演風格)相關聯(lián)地，即與稍后將進行描述的“樂音合成處理”的多種實施例相關聯(lián)地，使用不同的波形數(shù)據(jù)集合(將參照圖4～10進行描述)。例如，在與實現(xiàn)不隨時間變化的樸實的音色特性的普通或正常表演風格相對應的“正常力度強弱主體合成處理”中(參見圖4和5)，使用其中如圖3中的(b)所示地記錄一個循環(huán)的波形數(shù)據(jù)集合的“單元”(以下，將此單元稱為“正常單元”)。這里，如上所述，針對相同的音色以及針對與多種力度強弱值相關聯(lián)的多種樂音曲調(diào)中的每一個，預先存儲每一個均表示一個循環(huán)的波形的這種正常單元。在這種情況下，即使重復地讀取出與相同力度強弱值相對應的正常單元的波形數(shù)據(jù)集合，音色也不會隨時間變化，并且表現(xiàn)出“樸實”的音色特性。但是，如果力度強弱值不同，則改變要使用的正常單元，從而使音色根據(jù)正常單元的變化也發(fā)生精細的變化。
在與自動顫音表演風格相對應的“自動顫音主體合成處理”中(參見圖8到10)，使用其中如圖3中的(c)所示地、針對一個顫音周期或循環(huán)、記錄多個循環(huán)(或多個部分)的波形數(shù)據(jù)集合的“單元”(以下，將這種波形數(shù)據(jù)稱為“顫音賦予波形數(shù)據(jù)”，將此單元稱為“顫音單元”)。圖3中的(c)示出了一個顫音循環(huán)中的n個循環(huán)(或n個部分)的波形數(shù)據(jù)集合。顫音單元的波形數(shù)據(jù)的音色在一個顫音循環(huán)中隨時間發(fā)生精細或復雜的變化(類似于原始顫音波形)，當然，n個循環(huán)(或部分)中的每一個的波形音高也隨時間發(fā)生變化(波動)。顫音單元中的n個循環(huán)(或n個部分)的波形數(shù)據(jù)可以由原始波形中的連續(xù)波形數(shù)據(jù)或非連續(xù)波形數(shù)據(jù)得到。為了有效使用顫音單元中的各個波形數(shù)據(jù)，包含原始波形的音高移位，將音高信息(音高移位信息)附加到顫音單元的每個波形數(shù)據(jù)上。針對相同的音色(例如，諸如小提琴的顫音表演風格等的表演風格音色)，以及針對多種樂音音高中的每一個，與多個力度強弱值相關聯(lián)地預先存儲這種顫音單元，如上所述。
此外，在與手動顫音(或彎音)表演風格相對應的“手動顫音(或彎音)主體合成處理”中(參見圖6和7)，如圖3中的(d)所示，與一個力度強弱值相對應地存儲與多個(m個)音高移位(例如，音程值的變化)相對應的多個單元(波形數(shù)據(jù)集合)。例如，與對應于給定音色的一個樂音音高(音符)的一個力度強弱值相關聯(lián)地，將與-50到+50音程范圍內(nèi)的多級(例如，以10音程為間隔)音高移位相對應且包含無音高移位(零音程)的波形數(shù)據(jù)在內(nèi)的波形數(shù)據(jù)集合存儲為單獨的“單元”。在這種情況下，每個單元均具有附加到波形數(shù)據(jù)集合上的音高信息(音高移位信息)，從而能夠容易地搜索出或選擇與指定音高移位相對應的一個單元(單循環(huán)波形)。作為“手動顫音(或彎音)主體合成處理”的波形數(shù)據(jù)，可以使用“自動顫音主體合成處理”的波形數(shù)據(jù)(即，上述顫音單元的數(shù)據(jù))，而無需存儲如圖3中的(d)所示的專用波形數(shù)據(jù)。在這種情況下，進行設置，以參考附加到如圖3中的(c)所示的“顫音單元”的各個單循環(huán)波形數(shù)據(jù)上的音高信息(音高移位信息)，提取與所需音高移位相對應的波形數(shù)據(jù)。
應當注意，正常單元的波形數(shù)據(jù)集合并不局限于一個循環(huán)的波形，也可以包括兩個或多個循環(huán)的波形，或者少于一個循環(huán)的波形，如可以將1/2個循環(huán)存儲為正常單元的波形數(shù)據(jù)，如本領域傳統(tǒng)上已知那樣。類似地，手動顫音(或彎音)的波形數(shù)據(jù)集合并不局限于一個循環(huán)的波形。此外，顫音單元的波形數(shù)據(jù)集合可以覆蓋多個顫音循環(huán)而不是一個顫音循環(huán)；或者，可以覆蓋少于一個顫音循環(huán)，如1/2個顫音循環(huán)。
除了波形數(shù)據(jù)以外，針對每個“單元”，存儲在數(shù)據(jù)庫J1中的數(shù)據(jù)組是原始波形數(shù)據(jù)的力度強弱值、音高信息(即，表示原始音高的信息和表示相對于原始音高的音高移位的信息)和其他信息。此外，在記錄了覆蓋一個顫音循環(huán)的全部波形數(shù)據(jù)的“顫音單元”中，記錄有諸如單元的長度、平均功率值等信息，作為所述一個顫音循環(huán)的信息。可以作為“數(shù)據(jù)表”，總體管理這種數(shù)據(jù)組。在顫音單元中，如上所述，將音高信息(音高移位信息)附加到單獨的波形數(shù)據(jù)上，從而能夠搜索出與所需的音高移位相對應的波形數(shù)據(jù)。
接下來，將對利用存儲在上述數(shù)據(jù)庫J1中的單元來產(chǎn)生持續(xù)樂音部分的樂音合成處理的幾個實施例進行描述。
首先，將參照圖4和5，對利用根據(jù)力度強弱信息而選擇的正常單元來產(chǎn)生樂音的“正常力度強弱主體合成處理”進行描述。圖4是示出了“正常力度強弱主體合成處理”的示例操作順序的流程圖，是由電子樂器中的CPU 1，響應于在演奏開始的同時開始計數(shù)時間的定時器所輸出的時間計數(shù)，例如，每隔1ms，執(zhí)行的中斷處理。以被指定為響應于人類演奏者的操作或響應于演奏信息等，合成具有“正常力度強弱主體”的特性的樂音的持續(xù)部分的模式，執(zhí)行“正常力度強弱主體合成處理”。應當注意，通過并未示出的起奏部波形合成處理分離地產(chǎn)生樂音的起奏部的波形。在起奏部波形合成處理之后，執(zhí)行“正常力度強弱主體合成處理”。
在步驟S1，確定當前正在合成的波形是否已經(jīng)到達起奏部的末尾，或者在當前合成的波形到達起奏部的末尾之后，是否已經(jīng)達到與預定時間間隔(例如，25ms的時間間隔)之間的邊界相對應的時間。如果當前合成的波形尚未到達起奏部的末尾，或者如果尚未達到預定時間間隔(例如，25ms的時間間隔)之間的邊界(步驟S1的否確定)，圖4所示的正常力度強弱主體合成處理結束，在下次中斷定時之前，不再執(zhí)行。即，在起奏部結束之前，根據(jù)起奏部的波形數(shù)據(jù)，合成起奏部的樂音，實質(zhì)上并不執(zhí)行正常力度強弱主體合成處理。類似地，對于其產(chǎn)生定時并不處于起奏部之后的、25ms時間間隔之間的邊界處的持續(xù)樂音部分，正常力度強弱主體合成處理的實質(zhì)執(zhí)行等待到下一中斷定時，而不執(zhí)行步驟S3的讀出新正常單元的操作。因此，在該時間段中，并不進行響應于輸入力度強弱值的波形數(shù)據(jù)切換。另一方面，如果當前合成的波形已經(jīng)到達起奏部的末尾或者已經(jīng)達到與預定時間間隔(例如，25ms的時間間隔)之間的邊界相對應的時間(步驟S1的是確定)，則在步驟S2，獲取當前最后輸入的力度強弱值。“輸入力度強弱值”是由按照前述方式輸入的力度強弱信息表示的數(shù)值。在步驟S3，根據(jù)先前獲取的音符信息和所獲取的輸入力度強弱值，查閱數(shù)據(jù)庫，以便從數(shù)據(jù)庫中選擇對應的正常單元，并根據(jù)所選擇的正常單元，產(chǎn)生表演風格信息。即，在起奏部的末尾，獲取最后輸入的力度強弱值，選擇與所獲取的輸入力度強弱值相對應的正常單元，以產(chǎn)生表演風格信息。在步驟S4，根據(jù)所產(chǎn)生的表演風格信息，合成樂音。即，設置“正常力度強弱主體合成處理”，在緊接在起奏部之后開始的持續(xù)樂音部分的樂音合成過程中，每隔預定的時間(25ms)，產(chǎn)生與持續(xù)樂音部分相對應的表演風格信息，在該時間段中，選擇與所獲取的輸入力度強弱值相對應的正式單元的波形數(shù)據(jù)集合，并根據(jù)基于所選擇的波形數(shù)據(jù)集合而產(chǎn)生的表演風格信息，合成樂音。
現(xiàn)在，將參照圖5，解釋上述“正常力度強弱主體合成處理”(圖4)的樂音合成過程。圖5是用于解釋通過上述“正常力度強弱主體合成處理”而執(zhí)行的樂音合成過程的細節(jié)的示意圖。圖5中的(a)示意性地示出了輸入力度強弱值隨時間的變化，圖5中的(b)示意性地示出了與力度強弱值相關聯(lián)地存儲在數(shù)據(jù)庫中的正常單元，以及圖5中的(c)示意性地示出了以25ms的預定時間間隔，根據(jù)輸入力度強弱值而選擇的正常單元的時間序列組合。在圖5所示的示例中，假設要產(chǎn)生與音高C3相對應的樂音，并且在形成起奏部的波形之前，已經(jīng)獲取了要產(chǎn)生的音高“C3”的音符信息。
例如，起奏部的末尾發(fā)生在時刻a，獲取在該時刻輸入的力度強弱值，根據(jù)已經(jīng)獲取的音符信息(即，樂音音高“C3”)和新獲取的輸入力度強弱值，從針對音高(C3)存儲在數(shù)據(jù)庫中的多個正常單元(A～F、…)中選擇一個正式單元B，從而產(chǎn)生表演風格信息。然后，根據(jù)所產(chǎn)生的表演風格信息，重復讀出正常單元B的波形數(shù)據(jù)集合，以產(chǎn)生持續(xù)部分的樂音波形。在該時間段中，可以在前一起奏部的末尾的波形與隨后的正常單元B的波形之間，根據(jù)需要，執(zhí)行交叉衰落合成；這種交叉衰落合成實現(xiàn)了波形之間的平滑切換。然后，當在時刻b，達到預定時間間隔(25ms的時間間隔)之間的邊界時，獲取在該時刻輸入的力度強弱值，根據(jù)已經(jīng)獲取的音符信息(即，樂音音高“C3”)和新獲取的輸入力度強弱值，從針對音高(C3)存儲在數(shù)據(jù)庫中的多個正常單元(A～F、…)中選擇與新獲取的輸入力度強弱值相對應的一個正式單元E，從而產(chǎn)生表演風格信息。然后，根據(jù)所產(chǎn)生的表演風格信息，重復讀出正常單元E的波形數(shù)據(jù)集合，以產(chǎn)生持續(xù)部分的樂音波形。在該時間段中，可以在前一正式單元B的波形與隨后的正常單元E的波形之間，根據(jù)需要，執(zhí)行交叉衰落合成。然后，當在時刻c，達到預定時間間隔(25ms的時間間隔)之間的另一邊界時，獲取在該時刻輸入的力度強弱值，根據(jù)已經(jīng)獲取的音符信息(即，樂音音高“C3”)和新獲取的輸入力度強弱值，從針對音高(C3)存儲在數(shù)據(jù)庫中的多個正常單元(A～F、…)中選擇與新獲取的輸入力度強弱值相對應的一個正式單元D，從而產(chǎn)生表演風格信息。然后，根據(jù)所產(chǎn)生的表演風格信息，重復讀出正常單元D的波形數(shù)據(jù)集合，以產(chǎn)生持續(xù)部分的樂音波形。在該時間段中，可以在前一正式單元E的波形與隨后的正常單元D的波形之間，根據(jù)需要，執(zhí)行交叉衰落合成。按照前述方式，設置“正常力度強弱主體合成處理”，以便在每隔預定時間(25ms)，根據(jù)力度強弱信息，彼此切換要使用的正式單元的同時，合成持續(xù)部分的樂音。執(zhí)行交叉衰落合成的時間段并不局限于25ms，也可以比25ms更短或更長。
接下來，將參照圖6和7，對通過根據(jù)力度強弱信息與音高彎音信息的組合選擇波形，來產(chǎn)生代表顫音或彎音表演風格的持續(xù)部分的樂音的“手動顫音(或彎音)主體合成處理”進行描述。圖6是示出了“手動顫音(彎音)主體合成處理”的示例操作順序的流程圖，也是由電子樂器中的CPU 1，響應于演奏的開始，例如，每隔1ms，執(zhí)行的中斷處理。以被指定為響應于人類演奏者的操作或響應于演奏信息等，合成具有“手動顫音(或彎音)主體”的特性的樂音的持續(xù)部分的模式，執(zhí)行“手動顫音(或彎音)主體合成處理”。應當注意，通過并未示出的起奏部波形合成處理分離地產(chǎn)生樂音的起奏部的波形。在起奏部波形合成處理之后，執(zhí)行“手動顫音(或彎音)主體合成處理”。在“手動顫音(或彎音)主體合成處理”中，通過音符信息來指定要產(chǎn)生的樂音的音高(音符)，響應于人類演奏者對音高調(diào)制操作器(如滾輪)的操作實時輸入音高調(diào)制信息。
在圖6的步驟S11，執(zhí)行實質(zhì)上類似于圖4的步驟S1的操作，除了每隔50ms的時間間隔進行確定以外。在接下來的步驟S12，與步驟S2一樣，獲取當前最后的輸入力度強弱值。即，在起奏部的末尾，首先獲取最后的輸入力度強弱值，然后，每隔50ms順序獲取。在接下來的步驟S13，根據(jù)先前獲取的音符信息和新獲取的輸入力度強弱值，從數(shù)據(jù)庫中選擇彎音單元(或顫音單元)組。在步驟S14，根據(jù)當前輸入的(實時)音高調(diào)制信息，從待選彎音單元(或顫音單元的一部分)中選擇一個彎音單元(或顫音單元中的(局部)部分的波形數(shù)據(jù))，并對所選擇的彎音單元或波形數(shù)據(jù)進行處理，以產(chǎn)生表演風格信息。所選彎音單元或波形數(shù)據(jù)的處理可以包括音高調(diào)整處理。即，如果預先并未存儲其音高移位與由輸入(實時)音高調(diào)制信息所指定的音高移位相一致的彎音單元(或顫音單元中的部分的波形數(shù)據(jù))，則選擇音高移位最接近所指定的音高移位的彎音單元(或顫音單元中的部分的波形數(shù)據(jù))，并調(diào)整所選擇的彎音單元(或波形數(shù)據(jù))的樂音合成音高(即，波形數(shù)據(jù)讀出地址產(chǎn)生定時)，從而可以獲取由輸入(實時)音高調(diào)制信息指定的音高移位。在按照前述方式產(chǎn)生所需的表演風格信息之后，在步驟S15，根據(jù)所產(chǎn)生的表演風格信息，合成樂音。在這種情況下，優(yōu)選的是，在單元切換前后的波形之間執(zhí)行交叉衰落，從而能夠平滑地進行波形切換。應當注意，在圖6所示的示例中，僅在步驟S11做出是確定時，執(zhí)行步驟S14和S15的操作一次，并以與獲取輸入力度強弱值相同的時間間隔，執(zhí)行輸入音高調(diào)制信息的獲取。但是，本發(fā)明并不局限于此；例如，可以以1ms或其他合適的時間間隔，恒定地檢查輸入音高調(diào)制信息的變化，從而能夠隨時執(zhí)行其音高響應于輸入音高移位調(diào)制而變化的樂音合成。在這種情況下，當在起奏部結束之后，在圖6所示的示例中尚未到達預定50ms時間間隔之間的邊界時，可以修改步驟S11的操作，從而檢查輸入音高調(diào)制信息是否發(fā)生變化，并可以修改操作次序，從而如果輸入音高調(diào)制信息已經(jīng)變化，則執(zhí)行步驟S14的操作。
接下來，將參照圖7，解釋通過“手動顫音(彎音)主體合成處理”(圖6)而執(zhí)行的樂音合成過程。圖7是用于解釋通過“手動顫音(彎音)主體合成處理”而執(zhí)行的樂音合成過程的細節(jié)的示意圖。圖7中的(a)示意性地示出了由音高調(diào)制信息指定的彎音量的時間變化，圖7中的(b)示意性地示出了與輸入力度強弱值相關聯(lián)地從數(shù)據(jù)庫中選擇的彎音單元組(或顫音單元中的多個波形數(shù)據(jù)組)以及附加到所選擇的彎音單元組(或所選波形數(shù)據(jù)組)上的音高移位信息，以及圖7中的(c)示意性地示出了根據(jù)音高調(diào)制信息和每隔50ms的預定時間間隔而獲取的輸入力度強弱值而選擇的彎音單元(顫音單元中的波形數(shù)據(jù)集合)的時間串行組合。
假設時刻t1是起奏部的末尾發(fā)生、或在起奏部結束之后預定時間間隔(50ms的時間間隔)之間的邊界發(fā)生的時刻，獲取最后的輸入力度強弱值，根據(jù)先前獲取的音符信息和所獲取的輸入力度強弱值，從針對所述樂音音高而預先存儲在數(shù)據(jù)庫中的多個彎音單元組(或顫音單元)中，選擇與所獲取的輸入力度強弱值相對應的彎音單元組(或一個顫音單元)。然后，根據(jù)當前最后的音高調(diào)制信息，從彎音單元組(或所述一個顫音單元)中選擇具有所述音高移位的一個彎音單元(或顫音單元的局部部分的波形數(shù)據(jù)集合)(例如，圖7中的(c)所示的塊“2”)，以產(chǎn)生表演風格信息。然后，在前一樂音波形(即，在先波形)與新樂音波形(即，隨后波形)之間進行交叉衰落合成，以實現(xiàn)從在先波形到隨后波形的平滑切換，大體上按照與前述相同的方式。一旦在時刻t1之后，演奏到達時刻t2，與預定時間間隔(50ms的時間間隔)之間的另一邊界相一致，獲取當前最后的輸入力度強弱值，從針對所述樂音音高的數(shù)據(jù)庫中，選擇與所獲取的輸入力度強弱值相對應的彎音單元組(或一個顫音單元)。然后，根據(jù)當前最后的音高調(diào)制信息，從彎音單元組(或所述一個顫音單元)中選擇具有所述音高移位的一個彎音單元(或顫音單元的局部部分的波形數(shù)據(jù)集合)(例如，圖7中的(c)所示的塊“4”)，以產(chǎn)生表演風格信息。然后，根據(jù)所產(chǎn)生的表演風格信息，在在先波形與新樂音波形(即，隨后波形)之間進行交叉衰落合成，以實現(xiàn)從在先波形到新樂音波形(隨后波形)的平滑切換，大體上按照與前述相同的方式。在如上所述，恒定地獲取輸入音高調(diào)制信息的情況下，只需使用與已經(jīng)獲取的輸入力度強弱值相對應的彎音單元組(或一個顫音單元)。例如，當在時刻t1和t2之間的時間段中，輸入音高調(diào)制信息變?yōu)橹付藦澮魡卧?或顫音單元的局部部分的波形數(shù)據(jù)集合)(例如，圖7中的(c)所示的塊“3”)的信息時，選擇與在時刻t1獲取的輸入力度強弱值相對應的彎音單元之一(或顫音單元的局部部分之一的波形數(shù)據(jù)集合)。當然，在這種情況下，將以預定時間間隔獲取的輸入力度強弱值存儲在緩沖存儲器中。
接下來，將參照圖8，對“自動顫音主體合成處理”進行描述。圖8是示出了“自動顫音主體合成處理”的示例操作順序的流程圖。也是由電子樂器中的CPU 1，響應于演奏的開始，例如，每隔1ms，執(zhí)行的中斷處理。以被指定為響應于人類演奏者的操作或響應于演奏信息等，合成具有“自動顫音主體”的特性的樂音的持續(xù)部分的模式，執(zhí)行“自動顫音主體合成處理”。應當注意，按照與上述類似的方式，通過并未示出的起奏部波形合成處理分離地產(chǎn)生樂音的起奏部的波形。在起奏部波形合成處理之后，執(zhí)行“自動顫音(或彎音)主體合成處理”。在此“自動顫音主體合成處理”中，通過音符信息來指定要產(chǎn)生的樂音的音高(音符)，通過自動再現(xiàn)根據(jù)所指定的音高和輸入力度強弱值而選擇的“顫音單元”的波形數(shù)據(jù)，來產(chǎn)生顫音賦予樂音波形。因此，在要根據(jù)自動演奏數(shù)據(jù)，產(chǎn)生顫音樂音的情況下，“自動顫音主體合成處理”是有用的。在“自動顫音主體合成處理”中，可以根據(jù)相應的控制數(shù)據(jù)，可變地控制基于“顫音單元”而再現(xiàn)的顫音樂音的速度和深度，稍后將詳細描述。此外，可以根據(jù)彎音信息，對整個顫音樂音的音高進行變化(或音高移位)。此外，在“自動顫音主體合成處理”中，每次完成“顫音單元”的一個循環(huán)(例如，一個顫音循環(huán))的再現(xiàn)時，執(zhí)行基于輸入力度強弱值的單元的選擇，而不是響應于預定時間間隔的測量。
在圖8的步驟S21，確定當前正在合成的波形(起奏部的波形)是否已經(jīng)到達起奏部的末尾，或者在起奏部的末尾到達之后，用作當前正在合成的持續(xù)部分波形的顫音單元是否已經(jīng)到達其末尾。如果當前合成的波形尚未到達起奏部的末尾，或者如果正在使用的顫音單元尚未到達其末尾(步驟S21的否確定)，圖8所示的處理結束，在下次中斷定時之前，不再執(zhí)行。即，在起奏部結束之前，根據(jù)起奏部的波形數(shù)據(jù)，合成起奏部的樂音，實質(zhì)上并不執(zhí)行自動顫音主體合成處理。此外，在起奏部之后，再現(xiàn)顫音單元中的波形數(shù)據(jù)的一個循環(huán)的過程中，實質(zhì)上等到下一中斷定時(1ms之后)，才執(zhí)行自動顫音主體合成處理，而不修改正在執(zhí)行的當前再現(xiàn)顫音單元。因此，在該時間段中，并不進行響應于輸入力度強弱值的波形數(shù)據(jù)(顫音單元)切換。另一方面，如果當前合成的波形已經(jīng)到達起奏部的末尾或者當前使用的顫音單元已經(jīng)到達其末尾(步驟S21的是確定)，則在步驟S22，獲取當前最后輸入的力度強弱值。在步驟S23，根據(jù)先前獲取的音符信息和所獲取的輸入力度強弱值，查閱數(shù)據(jù)庫，以便從數(shù)據(jù)庫中選擇對應的顫音單元。在接下來的步驟S24，根據(jù)諸如輸入彎音信息、顫音速度和顫音深度等信息，處理所選擇的顫音單元，以產(chǎn)生表演風格信息。這里，例如，對所選顫音單元的處理包括根據(jù)輸入彎音信息，改變整個所選顫音單元的波形音高，根據(jù)輸入顫音速度數(shù)據(jù)，進行增加/減小顫音循環(huán)的設置，以及根據(jù)輸入顫音深度數(shù)據(jù)，設置顫音深度等。應當注意，在圖8所示的示例中，僅在步驟S21做出是確定時，執(zhí)行步驟S24和S25的操作一次，并在與獲取輸入力度強弱值相同的定時，執(zhí)行諸如輸入彎音信息、顫音速度和顫音深度等信息的獲取。但是，本發(fā)明并不局限于此；例如，可以恒定地檢查諸如輸入彎音信息、顫音速度和顫音深度等信息的變化，從而能夠隨時修改自動顫音設置。在這種情況下，可以修改步驟S21的操作，從而在已經(jīng)到達起奏部的末尾之后，在再現(xiàn)顫音單元的過程中，檢查輸入彎音信息、顫音速度、顫音深度或其他信息是否發(fā)生變化，并可以修改操作次序，從而當輸入彎音信息、顫音速度、顫音深度或其他信息發(fā)生變化時，執(zhí)行步驟S24的操作。
以下段落詳細描述了在上述“自動顫音主體合成處理”中的步驟S24執(zhí)行的處理的示例(參見圖8)，與對顫音速度進行處理的情況有關(圖9)，以及與對顫音深度進行處理的情況有關(固10)。
圖9是用于解釋“自動顫音主體合成處理”中處理顫音單元的顫音速度的過程的示意圖。更具體地，圖9中的(a)示出了根據(jù)在先獲取的音符信息和所獲取的輸入力度強弱值而選擇的原始顫音單元，這里假設將原樣再現(xiàn)原始顫音單元的速度用作“基本顫音速度”。圖9中的(b)示出了以低于基本顫音速度的顫音速度合成的波形的示例，以及圖9中的(c)示出了以高于基本顫音速度的顫音速度合成的波形的示例。為了便于理解，圖9中的(a)也示出了原始顫音單元的原始幅度包絡和波形數(shù)據(jù)的音高移位。此外，為了參考的目的，圖9中的(b)和(c)也示出了根據(jù)顫音速度的增/減調(diào)整沿時間軸方向擴展/壓縮的幅度包絡。
在圖9的(a)中，將原始顫音單元圖示為包括8個(局部)部分(部分“1”～部分“8”)的波形數(shù)據(jù)集合，并且以預定的時間間隔，在各個部分(“1”～“8”)的波形數(shù)據(jù)集合之間順序進行切換。在其多個循環(huán)上，重復讀出每個切換(或所選)波形數(shù)據(jù)集合，并對相鄰部分的波形數(shù)據(jù)集合進行交叉衰落合成。在這種情況下，每個部分的波形數(shù)據(jù)典型地包括表示一個循環(huán)的波形的數(shù)據(jù)，但也可以包括表示多個循環(huán)或少于一個循環(huán)的波形的數(shù)據(jù)，如上所述。如果降低顫音速度(即，使顫音周期變長)，則以增加的波形數(shù)據(jù)切換時間間隔，在相鄰部分的波形數(shù)據(jù)集合之間執(zhí)行交叉衰落合成。相反，如果提高顫音速度(即，使顫音周期變短)，則以減小的波形數(shù)據(jù)切換時間間隔，在相鄰部分的波形數(shù)據(jù)集合之間執(zhí)行交叉衰落合成。在如果使用顫音單元中的全部部分(“1”～“8”)的波形數(shù)據(jù)集合，則不能實現(xiàn)所需的短顫音周期的情況下，可以去掉一個或多個適當部分的波形數(shù)據(jù)。
可以將要合成的波形設置為具有與原始顫音單元相同的音高和幅度包絡?；蛘?，可以分離地產(chǎn)生受到了時間軸擴展/壓縮控制的幅度包絡和音高移位包絡，如圖9中的(b)或(c)所示，并且可以根據(jù)這樣產(chǎn)生的幅度包絡和音高移位包絡，進一步控制要交叉衰落合成的波形數(shù)據(jù)集合的音高和幅度包絡。可以利用由本申請的受讓人提出的公知技術，來執(zhí)行音高和幅度的這種時間軸擴展/壓縮控制，因此，省略了對音高和幅度的時間軸擴展/壓縮控制的詳細描述。
圖10是用于解釋“自動顫音主體合成處理”中處理顫音單元的顫音深度的過程的示意圖。更具體地，圖10中的(a)示出了根據(jù)在先獲取的音符信息和所獲取的輸入力度強弱值而選擇的原始顫音單元，這里假設將原樣再現(xiàn)原始顫音單元的深度用作“基本顫音深度”。圖10中的(b)示出了以相對于基本顫音深度減小的顫音深度合成的波形的示例，以及圖10中的(c)示出了以相對于基本顫音深度增加的顫音深度合成的波形的示例。圖10示出了包括七個部分(部分“1”～部分“7”)的波形數(shù)據(jù)的原始顫音單元、以及幅度包絡和音高移位。如果要減小顫音單元的顫音深度，從顫音單元中選擇表示淺或小音高移位的部分的波形數(shù)據(jù)集合，并通過重復使用所選波形數(shù)據(jù)集合，合成淺顫音深度的顫音樂音波形。例如，如果要將在-50音程通過0音程到+50音程的范圍內(nèi)變化的顫音單元的顫音深度減小一半，則使用-25音程通過0音程到+25音程范圍內(nèi)的音高移位的波形數(shù)據(jù)集合；在這種情況下，不使用更大音高移位的波形數(shù)據(jù)。在圖10的(b)所示的示例中，從顫音單元中選擇音高在-25音程通過0音程到+25音程范圍內(nèi)的第一、第四和第七部分的波形數(shù)據(jù)集合，并用于樂音波形合成，而音高移位大于-25音程通過0音程到+25音程范圍的第二、第三、第五和第七部分的波形數(shù)據(jù)不用于樂音波形合成。相反，如果要增加顫音單元的顫音深度，使用顫音單元中的所有部分的波形數(shù)據(jù)集合，并執(zhí)行控制，以根據(jù)所處理的樂音變化曲線，提高或降低各個部分的音高，從而增加音高移位?；蛘?，顫音單元具有預先存儲在其中的多種不同(例如小和大)顫音深度的波形數(shù)據(jù)，從而可以根據(jù)顫音深度信息，選擇并使用(組合，即，以插值的方式)任何所需的波形數(shù)據(jù)集合；即，如果未預先存儲與輸入顫音深度信息相對應的波形數(shù)據(jù)集合，則可以選擇靠近輸入顫音深度信息的顫音深度的兩個波形數(shù)據(jù)集合，然后，在兩個所選的波形數(shù)據(jù)集合之間進行插值，以產(chǎn)生與輸入顫音深度信息相對應的波形數(shù)據(jù)集合。當減小顫音深度時，可以執(zhí)行幅度包絡控制，從而使幅度包絡具有減小水平的變化寬度，而當增加顫音深度時，可以執(zhí)行幅度包絡控制，從而使幅度包絡具有增加水平的變化寬度，如圖10的(b)和(c)所示。
在本發(fā)明中，其特征在于在要產(chǎn)生持續(xù)部分的樂音(即持續(xù)樂音部分)時以預定的時間間隔、間歇地獲取輸入力度強弱值，所述預定時間間隔不必在產(chǎn)生樂音的整個過程中均為恒定的時間間隔。即，可以適當?shù)馗淖儠r間間隔，例如，在開始時為20ms的時間間隔，稍后幾個中斷定時為30ms的時間間隔，以及在另外幾個中斷定時之后為40ms的時間間隔。即使利用這種可變的時間間隔，也能實現(xiàn)本發(fā)明的目的和有利結果。
應當清楚的是，用在本發(fā)明中的波形數(shù)據(jù)可以是任意類型的，并不局限于與上述多種表演風格相對應地被構建為表演風格模塊的那些。此外，各個單元的波形數(shù)據(jù)當然可以是能夠僅通過根據(jù)適當?shù)木幋a方案(如PCM、DPCM或ADPCM)讀出波形樣本而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、或者是利用多種公知樂音波形合成方法中的任何一個而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)(如諧波合成操作、FM操作、AM操作、濾波器操作、共振峰合成操作和物理模型樂音發(fā)生器方法)。即，本發(fā)明中的樂音發(fā)生器8可以采用任何已知的樂音信號產(chǎn)生方法，如存儲器讀出方法，其中根據(jù)響應于要產(chǎn)生的樂音的音高而變化的地址數(shù)據(jù)，順序讀取出存儲在波形存儲器中的樂音波形樣本值數(shù)據(jù)；FM方法，其中通過利用上述地址數(shù)據(jù)作為相位角參數(shù)數(shù)據(jù)，執(zhí)行預定的頻率調(diào)制操作，來獲取樂音波形樣本值數(shù)據(jù)；以及AM方法，其中通過利用上述地址數(shù)據(jù)作為相位角參數(shù)數(shù)據(jù)，執(zhí)行預定的幅度調(diào)制操作，來獲取樂音波形樣本值數(shù)據(jù)。即，用在樂音發(fā)生器8中的樂音信號產(chǎn)生方法可以是以下方法中的任何一個波形存儲器方法、FM方法、物理模型方法、諧波合成方法、共振峰合成方法、采用VCO、VCF和VCA的組合的模擬合成器方法、模擬仿真方法等。此外，代替利用專用硬件來構建樂音發(fā)生器8，也可以利用DSP與微程序的組合或CPU與軟件的組合來構建樂音發(fā)生器電路8。此外，可以利用單電路時分地實現(xiàn)多個樂音產(chǎn)生信道，或者通過針對每個信道設置分離的專用電路來實現(xiàn)多個樂音產(chǎn)生信道。
此外，本發(fā)明并不局限于集合“自動顫音主體合成處理”(即，結合圖8描述的第三實施例)描述的將每一個均包括多個不同音高的部分的波形數(shù)據(jù)存儲為個體顫音單元的結構。代替上述顫音單元，可以將音高移位樂音波形的其他適當單元(例如，顫動表演風格的樂音波形)存儲在數(shù)據(jù)庫中。
此外，上述樂音合成處理中的樂音合成方法可以是所謂的回放方法，其中在原始演奏時間到達之前，預先獲取現(xiàn)有演奏信息，并通過分析這樣獲取的演奏信息來合成樂音；或者實時方法，其中根據(jù)實時提供的演奏信息來合成樂音。
此外，用在本發(fā)明中用于將順序選擇并按照時間序列的方式產(chǎn)生的多個單元的波形連接在一起的方法并不局限于交叉衰落合成，例如，也可以是通過音量控制裝置將所產(chǎn)生的單元的波形混合在一起的方法。
此外，在將本發(fā)明的上述樂音合成設備應用于電子樂器的情況下，電子樂器可以是鍵盤樂器類型或任何其他類型，如弦樂器、管樂器或打擊樂器類型的。當然，本發(fā)明不僅可以應用于其中將演奏操作單元、顯示器、樂音發(fā)生器等全部包含在電子樂器的主體內(nèi)部的電子樂器類型，也可以應用于分離地設置上述組件并通過通信設施(如MIDI接口、多種網(wǎng)絡等)相連的其他類型的電子樂器。此外，本發(fā)明的樂音合成設備可以包括個人計算機和應用軟件的組合，在這種情況下，可以將多種處理程序從存儲介質(zhì)提供給樂音合成設備，如磁盤、光盤或半導體存儲器，或通過通信網(wǎng)絡。此外，本發(fā)明的樂音合成設備可應用于自動演奏設備，如卡拉OK設備和自動鋼琴、游戲設備和便攜式通信終端(如便攜式電話等)。此外，在將本發(fā)明的樂音合成設備應用于便攜式通信終端的情況下，便攜式通信終端的部分功能可以由服務器計算機來執(zhí)行，從而由便攜式通信設備和服務器計算機共同執(zhí)行所需的功能。即，可以按照任何所需的方式來設置本發(fā)明的樂音合成設備，只要其能夠利用預定的軟件或硬件，根據(jù)本發(fā)明的基本原理進行設置，從而在通過在存儲在數(shù)據(jù)庫中的正?；蝾澮魡卧g進行切換，適當?shù)剡x擇要使用的每個單元的同時，合成樂音。
權利要求
1.一種樂音合成設備，包括存儲部分，與力度強弱值相關聯(lián)地存儲持續(xù)樂音的波形數(shù)據(jù)集合；獲取部分，在要產(chǎn)生持續(xù)樂音時，以預定的時間間隔，間歇地獲取用于控制要產(chǎn)生的持續(xù)樂音的力度強弱值；以及樂音產(chǎn)生部分，從所述存儲部分中獲取與由所述獲取部分獲取的力度強弱值相對應的波形數(shù)據(jù)集合，并根據(jù)所獲取的波形數(shù)據(jù)集合，產(chǎn)生持續(xù)樂音的樂音波形。
2.一種樂音合成設備，包括存儲部分，與力度強弱值相關聯(lián)地存儲多個單元，每個單元包括與不同音高移位相對應的多個波形數(shù)據(jù)集合；力度強弱值獲取部分，以預定的時間間隔，間歇地獲取用于控制要產(chǎn)生的樂音的力度強弱值；音高調(diào)制信息獲取部分，獲取用于控制要產(chǎn)生的樂音的音高調(diào)制的音高調(diào)制信息；以及樂音產(chǎn)生部分，從所述存儲部分中選擇與由所述獲取部分獲取的力度強弱值相對應的單元，從所選擇的單元中獲取與由所述音高調(diào)制信息獲取部分獲取的音高調(diào)制信息相對應的波形數(shù)據(jù)集合，并根據(jù)所獲取的波形數(shù)據(jù)集合，產(chǎn)生樂音波形。
3.一種樂音合成設備，包括存儲部分，與力度強弱值相關聯(lián)地存儲多個單元，每個單元包括多個波形數(shù)據(jù)集合，所述波形數(shù)據(jù)集合用于實現(xiàn)使音高隨時間變化的特性；獲取部分，當要產(chǎn)生具有使音高隨時間變化的特性的樂音時，獲取用于控制要產(chǎn)生的樂音的力度強弱值；以及樂音產(chǎn)生部分，從所述存儲部分中獲取與由所述獲取部分獲取的力度強弱值相對應的單元的波形數(shù)據(jù)集合，并根據(jù)所獲取的波形數(shù)據(jù)集合，產(chǎn)生具有使音高隨時間變化的特性的樂音波形。
4.根據(jù)權利要求3所述的樂音合成設備，其特征在于單元包括用于實現(xiàn)顫音特性的多個波形數(shù)據(jù)集合。
5.根據(jù)權利要求1到4之一所述的樂音合成設備，其特征在于所述存儲部分針對每個樂音音高或每個音高范圍，與力度強弱值相關聯(lián)地存儲單元或波形數(shù)據(jù)集合。
6.一種樂音合成設備，包括存儲部分，存儲包括多個波形數(shù)據(jù)集合的單元，所述波形數(shù)據(jù)集合用于實現(xiàn)使音高隨時間變化的顫音特性；獲取部分，獲取用于控制顫音深度的深度控制信息；樂音產(chǎn)生部分，從所述存儲部分中獲取單元的多個波形數(shù)據(jù)集合，并根據(jù)所獲取的單元的多個波形數(shù)據(jù)集合和由所述獲取部分獲取的深度控制信息，產(chǎn)生具有顫音特性的樂音波形，其中當根據(jù)所獲取的深度控制信息，執(zhí)行減小顫音深度的控制時，所述樂音產(chǎn)生部分產(chǎn)生樂音波形，而不使用單元的多個波形數(shù)據(jù)集合中與較大音高移位相對應的波形數(shù)據(jù)。
7.一種利用計算機和存儲器來合成樂音的方法，所述存儲器中與力度強弱值相關聯(lián)地存儲有持續(xù)樂音的波形數(shù)據(jù)集合，所述方法包括以下步驟在要產(chǎn)生持續(xù)樂音時，以預定的時間間隔，間歇地獲取用于控制要產(chǎn)生的持續(xù)樂音的力度強弱值；以及從存儲器中獲取與所獲取的力度強弱值相對應的波形數(shù)據(jù)集合，并根據(jù)所獲取的波形數(shù)據(jù)集合，產(chǎn)生持續(xù)樂音的樂音波形。
8.一種利用計算機和存儲器來合成樂音的方法，所述存儲器中與力度強弱值相關聯(lián)地存儲有多個單元，每個單元包括與不同音高移位相對應的多個波形數(shù)據(jù)集合，所述方法包括以下步驟以預定的時間間隔，間歇地獲取用于控制要產(chǎn)生的樂音的力度強弱值；獲取用于控制要產(chǎn)生的樂音的音高調(diào)制的音高調(diào)制信息；以及從存儲器中選擇與所獲取的力度強弱值相對應的單元，然后從所選擇的單元中獲取與所獲取的音高調(diào)制信息相對應的波形數(shù)據(jù)集合，然后根據(jù)所獲取的波形數(shù)據(jù)集合，產(chǎn)生樂音波形。
9.一種利用計算機和存儲器來合成樂音的方法，所述存儲器中與力度強弱值相關聯(lián)地存儲有多個單元，每個單元包括多個波形數(shù)據(jù)集合，所述波形數(shù)據(jù)集合用于實現(xiàn)使音高隨時間變化的特性，所述方法包括以下步驟當要產(chǎn)生具有使音高隨時間變化的特性的樂音時，獲取用于控制要產(chǎn)生的樂音的力度強弱值；以及從存儲器中獲取與所獲取的力度強弱值相對應的單元的波形數(shù)據(jù)集合，并根據(jù)所獲取的波形數(shù)據(jù)集合，產(chǎn)生具有使音高隨時間變化的特性的樂音波形。
10.一種利用計算機和存儲器來合成樂音的方法，所述存儲器中存儲有包括多個波形數(shù)據(jù)集合的單元，所述波形數(shù)據(jù)集合用于實現(xiàn)使音高隨時間變化的顫音特性，所述方法包括獲取用于控制顫音深度的深度控制信息的步驟；樂音產(chǎn)生步驟，從存儲器中獲取單元的波形數(shù)據(jù)集合，并根據(jù)所獲取的單元的多個波形數(shù)據(jù)集合和所獲取的深度控制信息，產(chǎn)生具有顫音特性的樂音波形，其中當根據(jù)所獲取的深度控制信息，執(zhí)行減小顫音深度的控制時，所述樂音產(chǎn)生步驟產(chǎn)生樂音波形，而不使用單元的多個波形數(shù)據(jù)集合中與較大音高移位相對應的波形數(shù)據(jù)。
全文摘要
公開了一種樂音合成設備和方法，以預定的時間間隔間歇地獲取力度強弱值，并獲取與所獲取的力度強弱值相對應的波形數(shù)據(jù)。對這樣獲取的波形數(shù)據(jù)進行合成，以產(chǎn)生與樂音的持續(xù)部分相對應的范圍的樂音波形。因為根據(jù)力度強弱值，以預定的時間間隔間歇地從多個預先存儲的持續(xù)樂音波形數(shù)據(jù)中獲取要使用的波形數(shù)據(jù)，并利用所獲取的波形數(shù)據(jù)來合成樂音，不僅能夠以減小的控制部分負荷，根據(jù)輸入力度強弱值，對樂音的持續(xù)部分進行樂音合成處理，而且可以根據(jù)輸入力度強弱值，可變地控制樂音特性。因此，能夠合成在持續(xù)樂音部分中忠實地表現(xiàn)音色變化的高品質(zhì)樂音，如顫音表演風格等。
文檔編號G10H7/00GK1892812SQ20061010114
公開日2007年1月10日 申請日期2006年7月3日 優(yōu)先權日2005年7月4日
發(fā)明者赤澤英治 申請人:雅馬哈株式會社