專利名稱：精簡寬音域音色合成算法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種精簡寬音域音色合成算法，尤其適用于低端音頻設備中對音色、音域要 求較高的場合。
背景技術：
寬音域的音色合成技術廣泛應用于高端數(shù)字音樂合成器中，作為電子樂器不可或缺的一 部分，近些年取得了突飛猛進的發(fā)展。然而低端音頻設備中的音色合成技術因為受到器件成 本的限制而無法采用在高端數(shù)字音樂合成器中的成熟方法。
高端數(shù)字音樂合成器中普遍采用了波表合成技術。該技術的特點是采用來源于真實樂器 演奏中的音色作為音色庫，其還原出的樂音效果可以與真實樂器演奏效果相媲美，但是龐大 的音色庫在低端數(shù)字音頻設備中無法存儲。而物理模型反演式的音色合成技術因為涉及到大 量的數(shù)學運算，在低端數(shù)字音頻設備中的使用也受到限制。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術存在的缺陷，提供一種精簡寬音域音色合成算法，可以 使低成本的音頻設備產(chǎn)生全音域，88個音階的音色輸出，彌補現(xiàn)存低端音頻設備中合成音色 單調、音域不夠廣的不足。
為達到上述目的，本發(fā)明的構思是本發(fā)明的精簡寬音域音色合成算法，其運算系統(tǒng)包 括音源波表、音源變頻表、音色合成單元三個部分。其中，音源波表來源于樂器演奏基因頻 率為440.00Hz樂音時音色的采樣，并以一維數(shù)組的形式保存于設備存儲器中；音源變頻表以 基因頻率為440.00Hz的樂音為基準，其它音高的樂音基頻按十二平均律規(guī)定的相對440.00Hz 基因樂音的頻移制成，包含88個值，涵蓋了全音域音階相對440.00Hz基因樂音的頻移信息； 音色合成單元中規(guī)定了音源波表如何按照音源變頻表的值作變化，并最終輸出合成的音色。 采用該精簡寬音域音色合成算法的低端音頻設備以存儲器中的音源波表為基礎，按照音色合 成單元的合成規(guī)則參照音源變頻表的變換量完成音色合成。
根據(jù)上述發(fā)明構思，本發(fā)明釆用下述技術方案
一種精簡寬音域音色合成算法，其特征在于操作步驟為
(1) 建立音源波表；
(2) 建立音源變頻表；
(3) 音色合成以音源波表為基礎，按照合成規(guī)則，參照音源變頻表的變換量完成音色 合成。上述步驟(1)的建立音源波表的方法是對樂器演奏基音頻率為440.00Hz樂音時的音色 進行采樣，并以一維數(shù)組的形式保存于設備存儲器中。
上述步驟(2)的建立音源變頻表的方法是以基音頻率為440.00Hz的樂音為基準，其它 音高的樂音基頻按十二平均律規(guī)定的相對440.00Hz基因樂音的頻移制成，包含88個值，涵 蓋了全音域音階相對440.00Hz基因樂音的頻移信息。
上述步驟(3)的音色合成的方法是音源波表在得出其他音階的音色時按照如下公式計算
B[n]=A[n]xe N
其中A代表存儲器中的音源波表，A[n]代表音源波表的第n個元素；B按照音色合成規(guī)
定公式得出的其他音階音色的目標輸出波表，也即低端音頻設備待輸出的波表，B[n]代表目
標輸出波表的第n個元素；A表示第i個音高相對基因頻率為440.00Hz樂音在頻域的位移值，
也即音源變頻表中第i個值。eJ^表示底數(shù)為e，指數(shù)為^n的冪函數(shù)運算。
上述w的第i個值^的計算符合十二平均律的規(guī)定，并且是其他第i個音高的音色相對
于440.00Hz基因樂音音色的頻移，即A的計算符合如下計算公式
^ = 2;r(f, -f0) = 2;rf0((l + )
/ = 1,2,3,...,84. f0 = 440.00Hz 。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優(yōu)點本發(fā)明中 建立音源波表是對440.00Hz樂音時的音色進行采樣，并以一維數(shù)組形式保存于設備存儲器 中；建立音源變頻表是以基音頻率為440.00Hz的樂音為基礎，其它音高的樂音基頻按十二平 均律規(guī)定的相對440.00Hz基音樂音的頻率制成表；音色合成是采用該精簡寬音域音色合成算 法的低端音頻設備以存儲器中的音源波表為基礎，按照音色合成規(guī)則，參照音源變頻表的變 換量，完成音色合成。本方法可以使低成本的音頻設備產(chǎn)生全音域、88個音階的音色輸出， 彌補現(xiàn)存低端音頻設備中合成音色單調、音域不夠廣的不足。
圖1為本發(fā)明涉及的精簡寬音域音色合成算法的系統(tǒng)結構框圖， 圖2為本發(fā)明涉及的精簡寬音域音色合成算法的數(shù)據(jù)流圖，
具體實施例方式
現(xiàn)在把本發(fā)明的優(yōu)選實施例結合附圖詳述如下-實施例l:參見圖l，本精簡寬音域音色合成算法的系統(tǒng)結構，包括音源波表、音源變頻 表、音色合成單元三個部分以及最終的音頻輸出步驟。采用該精簡寬音域音色合成算法的低 端音頻設備以存儲器中的音源波表為基礎，按照音色合成單元的合成規(guī)則參照音源變頻表的 變換量完成音色合成。參見圖2，本精簡寬音域音色合成算法的數(shù)據(jù)流是存儲器中音源波
表A的第n個元素A[n]依次發(fā)送到音色合成單元；存儲器中音源變頻表的第i個元素^依次 發(fā)送到音色合成單元；B按照音色合成單元規(guī)定的第n個音階音色的公式計算得出目標輸出B 的第n個元素B[n]，也即低端音頻設備待輸出的數(shù)據(jù)。
本精簡寬音域音色合成算法的操作步驟為
(1) 建立音源波表；
(2) 建立音源變頻表；
(3) 音色合成以音源波表為基礎，按照合成規(guī)則，參照音源變頻表的變換量完成音色合成。 步驟(1)的建立音源波表的方法是對樂器演奏基音頻率為440.00Hz樂音時的音色進行
釆樣，并以一維數(shù)組的形式保存于設備存儲器中。
步驟(2)的建立音源變頻表的方法是以基音頻率為440.00Hz的樂音為基準，其它音高 的樂音基頻按十二平均律規(guī)定的相對440.00Hz基因樂音的頻移制成，包含88個值，涵蓋了 全音域音階相對440.00Hz基因樂音的頻移信息。
步驟(3)的音色合成的方法是音源波表在得出其他音階的音色時按照如下公式計算-
An
B[n]=A[n]xeN
其中A代表存儲器中的音源波表，A[n]代表音源波表的第n個元素；B按照音色合成規(guī) 定公式得出的其他音階音色的目標輸出波表，也即低端音頻設備待輸出的波表，B[n]代表目 標輸出波表的第n個元素；A表示第i個音高相對基因頻率為440.00Hz樂音在頻域的位移值，
也即音源變頻表中第i個值。eJ^表示底數(shù)為e，指數(shù)為^的冪函數(shù)運算。
的第i個值^的計算符合十二平均律的規(guī)定，并且是其他第i個音高的音色相對于 440.00Hz基因樂音音色的頻移，即^的計算符合如下計算公式
q = 2《-f0) = 2;rf0((l + ^)') / = l，2,3，...，84.f0 =440.00Hz 。
權利要求
1、一種精簡寬音域音色合成算法，其特征在于操作步驟為(1)建立音源波表；(2)建立音源變頻表；(3)音色合成以音源波表為基礎，按照合成規(guī)則，參照音源變頻表的變換量完成音色合成。
2、 根據(jù)權利要求1所述的精簡寬音域音色合成算法，其特征在于所述步驟(1)的建立是對 樂器演奏基音頻率為440.00Hz樂音時的音色進行采樣，并以一維數(shù)組的形式保存于設備 存儲器中。
3、 根據(jù)權利要求1所述的精簡寬音域音色合成算法，其特征在于所述步驟(2)的建立音源 變頻表得方法是以基音頻率為440.00Hz的樂音為基準，其它音高的樂音基頻按十二平均 律規(guī)定的相對440.00Hz基因樂音的頻移制成，包含88個值，涵蓋了全音域音階相對 440.00Hz基因樂音的頻移信息。
4、 根據(jù)權利要求1所述的精簡寬音域音色合成算法，其特征在于所述步驟(3)的音色合成 的方法是音源波表在得出其他音階的音色時按照如下公式計算<formula>formula see original document page 2</formula>其中A代表存儲器中的音源波表，A[n]代表音源波表的第n個元素；B按照音色合成規(guī) 定公式得出的其他音階音色的目標輸出波表，也即低端音頻設備待輸出的波表，B[n]代 表目標輸出波表的第n個元素；ft),表示第i個音高相對基因頻率為440.00Hz樂音在頻域的位移值，也即音源變頻表中第i個值。e」》表示底數(shù)為e，指數(shù)為J》的冪函數(shù)運算。
5、 根據(jù)權利要求4所述的精簡寬音域音色合成算法，其特征在于所述w的第i個值q的計算符合十二平均律的規(guī)定，并且是其他第i個音高的音色相對于440.00Hz基因樂音音色的 頻移，即A的計算符合如下計算公式-<formula>formula see original document page 2</formula>
全文摘要
本發(fā)明涉及一種精簡寬音域音色合成算法。尤其適用于低端音頻設備中對音色、音域要求較高的場合。操作步驟為(1)建立音源波表；(2)建立音源變頻表；(3)音色合成。該音源波表來源于樂器演奏基因頻率為440.00Hz樂音時音色的采樣，并以一維數(shù)組的形式保存于設備存儲器中；音源變頻表，以基因頻率為440.00Hz的樂音為基礎，其它音高的樂音基頻按十二平均律規(guī)定的相對440.00Hz基因樂音的頻移制成；音色合成是采用該精簡寬音域音色合成算法的低端音頻設備以存儲器中的音源波表為基礎，按照音色合成規(guī)則參照音源變頻表的變換量完成音色合成。
文檔編號G10H7/00GK101425289SQ20081020398
公開日2009年5月6日 申請日期2008年12月4日 優(yōu)先權日2008年12月4日
發(fā)明者代麗麗, 劉書朋, 謙 常, 朱翔明, 林 陳, 玲 魏 申請人:上海大學