CN101000761A - 音调合成设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种音调合成设备和方法。在存储部分中，存储了用于在至少两个连续产生的音符之间进行连接的专用连接波形数据。该专用连接波形数据只包含一个波形连接部分的在后音符区的波形，提供该波形连接部分用来在至少两个音符间进行连续过渡，并且该波形连接部分被分为在前音符区和在后音符区。当要根据所获取的演奏信息来产生连接音调从而在两个音符间进行连接时，使用专用连接波形数据来产生在两个音符的波形间进行连接的音调波形。以此配置，在未读出在前音符区的波形数据的情况下就读出了在后音符区的波形数据，从而可以减少从在前音符到在后音符过渡所需的时间。因此，可以以高质量来合成音调，而不引起在后音符中的音调产生延迟。

Description

音调合成设备和方法

技术领域

本发明总的来说涉及音调合成设备和方法，用于根据存储在波形存储器等中的波形采样数据以及所用到的程序来合成音调、语音或其他期望的声音。具体地说，本发明涉及一种改良的音调合成设备和方法，用于在音符连接(或波形连接)部分执行音调合成而不引起听觉上的音调产生延迟，其中提供所述音符连接部分来在不存在不连续或断开的相邻或连续的音调或音符间进行连续地连接。

背景技术

迄今为止，所谓AEM(发音元素建模)技术作为用来使自然乐器所特有的各种演奏风格(各种类型的发音)的现实再现和再现控制变得容易的技术是公知的。如在本领域中所知，AEM技术可以通过在时间上连续地结合多个分别与音调的各部分相对应的演奏风格模块来产生具有高质量的连续音调波形，所述的演奏风格模块诸如每个都表现了音调的上升(即起音(attack))部分的起音演奏风格模块、每个都表现了音调的平稳部分(或主体部分)的主体演奏风格模块、每个都表现了下降(即释音(release))部分的释音演奏风格模块、和每个都表现了音符(或波形)连接部分(或接合部分)的接合演奏风格模块，该音符连接部分使用像连奏演奏风格之类的期望的演奏风格来在其间没有断开的连续音符之间进行连续地连接。注意，在本说明书中，术语“音调波形”用于表示语音或任何期望的声音的波形，而不仅仅限于乐音的波形。与这种AEM技术有关的发明的多种示例之一在公开号为2002-287759的日本专利申请中作出公开。

图8示出使用了传统公知的接合演奏风格模块在其间没有断开的连续音符之间进行连接的连续音调波形的示例。如图8(a)所示，当获取了连续音符中在后的音符开启信息作为演奏信息(如MIDI信息)时，在获取在前音符的音符关闭信息之前，通过用起音演奏风格模块和主体演奏风格模块来表现在前音符(即，首先要产生的音调)、用主体演奏风格模块和释音演奏风格模块来表现在后音符(即，要在在前音符之后产生的音调)、以及用接合演奏风格模块来使各个主体演奏风格模块相互连接，从而使用期望的演奏风格来提供在其间没有断开的连续音符之间进行连接的连续音调波形。而且，在通过在时间上连续地结合多个演奏风格模块来形成连续音调波形的过程中，AEM技术使用了匀滑转换合成或匀滑转换连接来以匀滑转换的方式使演奏风格模块相互连接而不引起音调的不自然。因此，同样在此情况下，使用与各个接合演奏风格模块相邻的环状波形L1、L2、L3和L4(由垂直延伸的矩形块表示)来把在前音符的主体演奏风格模块和接合演奏风格模块与在后音符的另一接合演奏风格模块和主体演奏风格模块以匀滑转换的方式连接到一起(即“匀滑转换连接”)。

为便于清楚地理解，在本说明书中传统公知的接合演奏风格模块的第一半部分的非环状波形将被称为“在前音符区”(在图中用阴影部分PR表示)，该非环状波形与其中与在后(或第二)音调的音调音高相比主要听到或听觉上感受到在前(或第一)音调的音调音高的模块的区域相对应，并且接合演奏风格模块的第二半部分的非环状波形将被称为“在后音符区”，该在后音符区与其中与在前音符的音调音高相比主要听到或听觉上感受到在后音符的音调音高的模块的区域(具体地讲，在前音符的音调音高移到在后音符的音调音高的点之后的区域)相对应。而且，注意术语“环状波形”用于表示以重复(或环状)方式读出的波形。

在使用接合演奏风格模块来合成音调的情况下，在开始听到连续音符中的在后一个之前有时会引起听觉音调产生延迟；以下将这样的听觉音调产生延迟称为“等待时间”。如图8(a)中所示，在接收到所述连续音符中的在后一个的音符开启信息之后就开始基于接合演奏风格模块的音调合成。而且，使用该接合演奏风格模块，人们无法从听觉上感觉到在音调合成定时从在前音符区移到在后音符区之前，在后音符的声音已经开始了(即，发生了从在前音符的音调音高移到在后音符的音调音高)。因此，如果接合演奏风格模块的在前音符区具有相对长时间的长度的话(见图8的(b)中阴影部分PR)，则在前音符区的音调合成开始后，在开始在后音符区的音调合成之前会有一段较长的时间，从而演奏者等可能会感觉到在后音符区的音调产生延迟(等待时间)。具体地说，接合演奏风格模块的在前音符区的时间长度取决于在前音符的音调音高；也就是说，如果在前音符具有较高的音调音高的话，则在前音符区将具有更短的时间长度，而如果在前音符具有较低的音调音高的话，则在前音符区将具有更长的时间长度。另外还取决于所述乐器的类型，所以考虑到音调音高移位或过渡而可能带来的影响，有必要将在前音符区设置为一个相当长的时间长度(例如，所述乐器为长号的情况)。因此，较低的音高的音调比较高的音高的音调更倾向于引起更加显著的等待时间，并且，根据乐器的类型，这样的等待时间更趋于被感觉到。所以，按照惯例通常在到达预定演奏定时之前就获取(或预读取)在后音符的演奏信息(如，MIDI信息)，从而通过根据在后音符的预读取演奏信息考虑在前音符区的时间长度来将接合演奏风格模块分配到适当的时间位置上，以此进行音调合成(所谓的“重放演奏”)。在这样的重放演奏中，由于如上所述进行了时间调整，所以由接合演奏风格模块的使用所引起的等待时间将不太可能成为问题。

然而，在响应演奏者实际演奏操作而连续合成音调的实时演奏中，音调或音符之间的连接部分中的等待时间将成为一个问题。即，在实时演奏中，与前述的重放演奏中不同的是，对应于实际演奏操作的演奏信息，诸如音符开启信息和音符关闭信息之类当然可以不在实际演奏操作之前就被获取，并且响应实际演奏操作来实时提供该演奏信息。因此，连续音符中的在后一个不可避免地受到所使用的接合演奏风格模块的在前音符区时间长度的影响，以至于在音符或音调间的连接部分中产生不希望的对在后音符的等待时间。

发明内容

针对以上所述，本发明的一个目的是提供一种音调合成设备和方法，可以以真实表现音色的变化的方式来合成高质量音调，而不在音符或音调间的连接(接合)部分中引起不期望的听觉上的音调产生延迟。

为了实现上述目的，本发明提供一种改良的音调合成设备，其包括：存储部分，其存储了用于在至少两个连续产生的音符之间进行连接的专用连接波形数据，所述专用连接波形数据只包含一个波形连接部分的在后音符区的波形，提供所述波形连接部分来用于至少两个音符间的连续过渡，并且所述波形连接部分被分为在前音符区和在后音符区；获取部分，其根据演奏的进展来获取演奏信息；以及音调产生部分，在将要根据由所述获取部分获取的演奏信息而产生连接音调来连接至少两个连续音符时，所述音调产生部分从所述存储部分获取所述专用连接波形数据，并且根据所获取的专用连接波形数据来产生在至少两个连续音符的波形之间进行连接的音调波形。

根据本发明，当将要根据所获取的演奏信息来产生连接音调用以在至少两个连续音符(或音调)之间进行连接时，从存储部分获取专用连接波形数据，并且根据所获取的专用连接波形数据来产生在至少两个连续音符的波形之间进行连接的音调波形。在本发明中，存储在存储部分中的专用连接波形数据只包含波形连接部分的在后音符区的波形，提供所述波形连接部分来用于至少两个音符间的连续过渡，并且所述波形连接部分被分为在前音符区和在后音符区。即，因为使用了只包含属于连接部分的在后音符区的波形(而不包含在前音符区的波形)的专用连接波形数据来合成音调。因此，直接读出在后音符区的波形数据，而不读出在前音符区的波形数据，从而可以减少从在前音符移位或过渡到在后音符所需的时间。因此，在用于在其间无断开的音符之间进行连续连接的连接部分中，通过连奏演奏风格等来真实表现音色变化的音调可以以高质量合成而不引起对在后音符不期望的听觉上的音调产生延迟(或等待时间)。

本发明不仅可以被构成和实施为上述设备发明，还可被构成和实施为方法发明。同样，本发明还可被布置和实施为用计算机或DSP之类的处理器来执行的软件程序以及存储该软件程序的存储介质。而且，本发明中使用的处理器可包含具有置入硬件内的专用逻辑的专用处理器，更不用说能够驱动所期望的软件程序的计算机或通用型处理器。

以下将描述本发明的实施例，但应该认识到本发明并不限于所述实施例，在不超出基本原理的情况下对本发明的各种修改都是可能的。因此本发明的范围将仅由所附权利要求来确定。

附图说明

为了更好的理解本发明的目的和其他特点，下面将参考附图来更加详细的描述本发明的优选实施例，在所述附图中：

图1是示出应用了根据本发明实施例的音调合成设备的电子乐器的一般硬件机构示例的框图；

图2是说明所述电子乐器的音调合成功能的功能框图；

图3是示出在所述音调合成设备中所使用的接合演奏风格模块的示例的概念框图；

图4是示出在音调合成设备中所执行的接合选择处理的实施例的流程图；

图5是说明在使用了正常接合演奏风格的情况下和使用了使模块等待时间减少的接合演奏风格模块的情况下的听觉上的音调产生延迟(等待时间)的示图；

图6是说明在未调整匀滑转换长度而执行音调合成的情况下和以调整过的匀滑转换长度来执行音调合成的情况下的听觉上的音调产生延迟(等待时间)的示图；

图7是示出添加了使等待时间减少的接合演奏风格模块的正常接合演奏风格模块的示图；以及

图8是示出传统公知的接合演奏风格模块的示例的示意图。

具体实施方式

图1是示出应用了根据本发明实施例的音调合成设备的电子乐器的一般硬件机构示例的框图。这里所例举的电子乐器具有音调合成功能，用于根据响应于演奏者在演奏操作器单元5上进行的实际演奏操作而实时提供的演奏信息(如音符开启信息和音符关闭信息之类的演奏事件数据、以及力度变化信息和音高事件信息之类的各种控制数据)来以电子方式产生音调，并且用于自动地产生音调同时演奏，例如以根据演奏进展而顺序提供的预创建的演奏信息为基础预读取数据。而且，在执行上述音调合成功能期间，该音调合成设备为在其中将两个连续音符彼此无断开地连接的音符(波形)连接部分(或接合部分)选择要根据演奏信息和参数信息使用的波形采样数据(以下简称“波形数据”)，并且根据所选择的波形数据来合成音调。本发明的直接实施例使用前述方法来以高质量再现连奏演奏风格等的音调，而不引起不期望的听觉上的音调产生延迟(等待时间)。后面将详细描述这种针对连接或接合部分的音调合成。

虽然使用了将在后面做详细描述的音调合成设备的电子乐器可包括这里所描述的硬件以外的其他硬件，但是以下将说明关于只使用了必要的最小资源的情况。下面将把电子乐器描述为运用了使用传统公知的称为“AEM(发音元素建模)”的音调波形控制技术的音调产生器(称作“AEM音调产生器”)。AEM技术意在通过把与每个单独音调或音符的局部或部分中，诸如起音部分、释音部分、主体部分等中的各种演奏风格(以下称作“演奏风格模块”)相对应的整个波形预存储为与各种乐器所特有的演奏风格相对应的多组波形数据，并随后在时间上连续地合并多个预存储的演奏风格模块，从而形成一个或多个连续音符的音调，从而对根据各种自然乐器所特有的各种演奏风格或各种发音来真实表现音色变化的各种演奏风格等进行逼真再现和再现控制。

图1中示出的电子乐器是用计算机来实施的，其中通过计算机执行各个预定程序(软件)来执行用于实现上述音调合成功能的各种“音调合成处理”(只有与接合演奏风格模块有关的处理将在下面主要参考图4来说明)。当然，这些处理还可通过将由DSP(数字信号处理器)所执行的微程序来实现，而不仅仅通过所述计算机软件实现。可选的是，可通过具有结合在其中的分立电路或集成或大型集成电路的专用硬件设备来实现所述处理。

在图1的电子乐器中，在微型计算机的控制下执行各种操作，所述微型计算机包括微处理器单元(CPU)1、只读存储器(ROM)2和随机存取存储器(RAM)3。CPU 1控制整个电子乐器的动作。通过通信总线(如数据和地址总线)1D将ROM 2、RAM 3、外部存储装置4、演奏操作器单元5、面板操作器单元6、显示装置7、音调产生器8和接口9连接到CPU 1。同时连接到CPU 1的还有计时器1A，用来计算各种时间，例如用于计时器中断处理的信号中断定时。也就是说，定时器1A产生节拍时钟脉冲来计算时间间隔或者来设置演奏节拍用以根据给定音乐段数据自动演奏音乐片段。例如可以通过面板操作器单元6的节拍设置开关来对节拍时钟脉冲的频率进行调整。由定时器1A产生的这些节拍时钟脉冲被作为处理定时指令或作为中断指令给予CPU 1。CPU 1根据这些指令来执行各种处理。

在ROM 2中存储了要由CPU 1执行的各种程序，并且还作为波形存储器在其中存储了诸如波形数据之类的各种数据(例如指示了根据连奏演奏风格等具有音色变化的波形以及具有平坦音色的波形)。RAM 3被用作用来临时存储在CPU 1执行预定程序时所产生的各种数据的工作存储器，并且被用作用来存储当前所执行的程序以及与当前所执行的程序相关的数据的存储器。RAM 3的预定地址区被分配了各种功能并被用作各种寄存器、标记、表、存储器等。提供外部存储装置4来存储各种数据和各种控制程序，所述各种数据诸如将用作自动演奏基础的演奏信息以及与演奏风格对应的波形数据，所述各种控制程序诸如将由CPU 1执行和引用的“接合选择处理”(见图4)。在具体的控制程序未预先存储在ROM 2中的情况下，可将该控制程序预先存储在外部存储装置(如硬盘装置)4中，从而通过从外部存储装置4中将该控制程序读入RAM 3，可使CPU 1以与在ROM 2中存储具体的控制程序的情况完全相同的方式来进行操作。该配置极大地简化了控制程序的版本升级以及新控制程序的添加等。外部存储装置4可包括除了硬盘(HD)之外的各种可移除型外部记录介质的任何一个，如软盘(FD)、压缩盘(CD-ROM或CD-RAM)、磁光盘(MO)和数字多功能盘(DVD)。可选的是，外部存储装置4可包括半导体存储器。

演奏操作器单元5例如是以键盘形式存在的，所述键盘包括可进行操作以选择要产生的音调音高的多个按键以及对应于相关按键提供的按键开关。该演奏操作器单元5不仅可用于以演奏者进行的手动表演操作为基础的手动音调演奏，还可作为输入装置用于选择要被自动演奏的期望的预存演奏信息。显然该演奏操作器单元5可以是除了如具有提供于其上的音调音高选择串的颈状操作器单元以外的其他键盘类型。面板操作器6包括各种操作器，诸如用于选择要被自动演奏的期望的演奏信息的演奏信息选择开关，以及用于设置演奏所要使用的如音色和音效之类的各种演奏参数的设置开关。不必说，面板操作器6还可包括用于输入数值数据的数字键盘，该数值数据将用于选择、设置和控制演奏所要使用的音调音高、音色、音效等，并且面板操作器6还可包括用于输入文本或字符数据的键盘、用于操作指针来在显示装置7所显示的各种屏幕的任意一个上指明期望位置的鼠标、以及各种其他操作器。例如，显示装置7包含液晶显示器(LCD)、CRT(阴极射线管)和/或其他的显示器，该显示装置7不仅响应于对应开关操作可视地显示了各种屏幕，而且还可视地显示了诸如演奏信息和波形数据之类的各种信息和CPU 1的控制状态。演奏者可参考显示装置7上显示的各种信息来容易地设置用于演奏的各种演奏参数并选择要被自动演奏的音乐片段。

能够在多个音调产生声道中同步产生音调信号的音调产生器8接收通过通信总线1D提供的演奏信息，并且在接收到的演奏信息的基础上合成音调并产生音调信号。即，从ROM 2或外部存储装置4中读出与演奏信息中所包括的力度变化信息相对应的波形数据，通过总线1D将读出的波形数据传输到音调产生器8中，并且如果必要则进行缓冲。之后，音调产生器8以预定输出采样频率输出缓冲的波形数据。音调产生器8所产生的音调信号经过由未示出的效果电路(如DSP(数字信号处理器))执行的预定数字处理，并且随后将已经经过该数字处理的音调信号提供到用于可音频再现或发声的音响系统8A中。

提供例如MIDI接口或通信接口的接口9来在电子乐器和外部演奏信息产生设备(未示出)之间传递各种信息。MIDI接口的功能是：将MIDI标准的演奏信息从外部演奏信息产生设备(在此情况下为其他MIDI设备等)输入到电子乐器中，或者将MIDI标准的演奏信息从电子乐器输出到其他MIDI设备等中。所述其他MIDI设备可以是任何所期望的类型(或操作类型)，诸如键盘乐器型、吉他乐器型、管乐器型、打击乐器型或手势型，只要其可以响应于乐器使用者进行的操作而产生MIDI格式的数据即可。将通信接口连接到诸如LAN、互联网、电话线网络之类的有线或无线通信网络(未示出)，通过该通信网络可以将通信接口与外部演奏信息产生设备(如服务器计算机)相连。因此，通信接口的功能是将诸如控制程序和演奏信息之类的各种信息从服务器计算机输入到电子乐器。即，在特定信息未存储在ROM2、外部存储装置4等中的情况下，该通信接口用于从服务器计算机中下载诸如特定控制程序或演奏信息之类的所述特定信息。在此情况下，作为“客户机”的电子乐器发送命令来请求服务器计算机从而通过通信接口和通信网络下载诸如特定控制程序或演奏信息之类的特定信息。响应于来自客户机的命令，服务器计算机通过通信网络将所请求的信息传送到电子乐器。电子乐器通过通信接口接收所述特定信息并将其累积地存储到外部存储装置4等中。以此方式完成了对特定信息的下载。

注意，在接口9为MIDI接口形式的情况下，用诸如RS232-C、USB(通用串行总线)或IEEE1394之类的通用接口而非专用MIDI接口来实现该MIDI接口，这样可同时对MIDI事件数据以外的其他数据进行通信。在将上述通用接口用作MIDI接口的情况下，与电子乐器相连的其他MIDI设备可被设计为不仅对MIDI事件数据进行通信，还对其他数据进行通信。当然，本发明中所处理的演奏信息还可以是MIDI格式以外的任何其他数据格式，在此情况下，MIDI接口和其他MIDI设备被构成为与所使用的数据格式一致。

如图1所示的电子乐器具备能够根据响应于演奏者对演奏操作器单元5的操作而产生的演奏信息、或根据预先准备的SMF(标准MIDI文件)等的演奏信息来连续地产生音调的音调合成功能。而且，在执行音调合成功能期间，电子乐器基于依照演奏者对演奏操作器单元5所进行的操作基础上的演奏进程而提供的演奏信息，或基于从音序器(未示出)等连续地预读出并提供的演奏信息，来选择针对各音调部分而将要新使用的波形数据，并且随后所述电子乐器根据所选择的波形数据来合成音调。所以，在后面的段落中参考图2来概括图1所示电子乐器的音调合成功能。图2是说明电子乐器的音调合成功能的功能框图，其中箭头表示数据流。

一旦开始执行音调合成功能，就将演奏信息从输入部分J2连续地提供到演奏风格合成部分J3。输入部分J2包括演奏操作器单元5和音序器(未示出)，所述演奏操作器单元5响应于演奏者所进行的演奏操作来产生演奏信息，所述音序器根据演奏进程来提供预先存储在ROM 2等中的演奏信息。从输入部分J2提供的演奏信息至少包括诸如音符开启信息和音符关闭信息(以下将这些信息通称为“音符信息”)之类的演奏事件数据，以及诸如力度变化信息和音高信息之类的控制数据。随着接收了演奏事件数据、控制数据等，通过如基于音符开启信息来识别起音部分和接合部分、基于音符关闭信息来识别释音部分以及转换接收到的控制数据，演奏风格合成部分J3产生了包括针对音调合成所需的各种信息的“演奏风格信息”。更具体地讲，演奏风格合成部分J3引用了提供在数据库J1(波形存储器)中的数据表等来选择与输入的力度变化信息和音高信息对应的将要应用的演奏风格模块，并随后将指示所选演奏风格模块的信息添加到“演奏风格信息”。当选择将要应用到接合部分的接合演奏风格模块时，演奏风格合成部分J3引用存储在参数存储部分J5中的参数信息，并根据所引用的参数信息来选择正常接合演奏风格模块或减少了等待时间的接合演奏风格模块(见图3)。存储在参数存储部分J5中的参数信息包括选择信息，该选择信息用于选择将正常和减少了等待时间的接合演奏风格模块的哪一个应用到接合部分，以及选择音质和减少等待时间的哪一个应被加强等。这些参数信息可由使用者用输入部分J2来设置，也可被预先存储在存储器中。音调合成部分J4根据演奏风格合成部分J3产生的“演奏风格信息”来从数据库J1中读出将要应用的波形数据，并随后根据读出的波形数据来执行音调合成，从而输出音调。即，音调合成部分J4执行音调合成，同时根据“演奏风格信息”在多组波形数据之间进行适当地切换。

接下来，参考图3，将对存储在上述数据库J1(波形存储器)中并将应用于波形连接部分中的接合演奏风格模块进行描述。图3是示出接合演奏风格模块的示例的概念图。在图3中，只示出了由演奏风格波形数据表现的波形的包络，以及在“演奏风格模块”的谐波分量振幅(Amp)矢量与谐波分量音高(Pitch)矢量的代表点(在图中用圆点表示)上的数值串示例(或代表点数值串)，其中所述“演奏风格模块”的每一个都是在演奏风格波形合成系统中能够作为信号事件进行处理的单位演奏风格波形；所述“演奏风格模块”是多组原始波形数据和用于再现与各种乐器的各种演奏风格相对应的波形的相关数据(以下称为演奏风格参数)。

在本发明中，将接合演奏风格模块预先存储在以下两个主要组中的波形存储器中。

1)“正常(音质加强)接合演奏风格模块”：每个正常接合演奏风格模块都是一个传统公知的接合演奏风格模块，代表(或覆盖)了用于无断开地连续地连接两个连续音符(即用于从一个音符到另一个音符进行连续的移位或过渡而不在其间插入无声状态)的波形连接部分，即表现了用于使用连奏演奏风格等连续地连接两个连续音符的接合部分。每个正常接合演奏风格模块包含一组正常连接波形数据，该正常连接波形数据组包括：在前音符区PR，其包含表现了在前音符过渡的典型非环状波形(即，在音调音高移位点之前的波形)；以及在后音符区PN，其包含表现了在后音符过渡的典型非环状波形(即，在音调音高移位点之后的波形)。每个正常接合演奏风格模块除了波形数据以外还包括振幅和音高信息，在前端或前环状波形之前的位置上提供的所述振幅和音高信息是用来控制在前音符的，并且在后端或后环状波形之后的位置上提供的所述振幅和音高信息是用来控制在后音符的。在图3(a)中，示出了这种正常(音质加强)接合演奏风格模块的不例。

2)“减少了等待时间的接合演奏风格模块”：每个减少了等待时间的接合演奏风格模块都是这样的一个演奏风格模块，其代表(或覆盖)了用于无断开地连续地连接两个连续音符(即用于从一个音符到另一个音符进行连续的移位而不在其间插入无声状态)的波形连接部分，即代表了用于使用连奏演奏风格来连续地连接两个连续音符的接合部分。每一减少了等待时间的接合演奏风格模块均包括一组波形数据，所述波形数据仅包含在后音符部分PN的波形(即音调音高位移点之后的波形)，而不包含在前音符区的波形，这不同于前述正常接合演奏风格模块。例如，在本实施例中使用的每个减少了等待时间的接合演奏风格模块都是通过以下方式创建的，即，将前述正常接合演奏风格模块的波形数据根据该波形数据的波形特性(主要是根据从在前音符的音调音高到在后音符的音调音高的移位点)分割成多个波形数据区，并且只把一个分割区的典型波形数据(如，音调音高移位点之后区域的波形数据)设置为专用于等待时间减少了的演奏风格波形数据(即，“专用连接波形数据”)。显然，每个减少了等待时间的接合演奏风格模块在其前端和后端都以类似于正常接合演奏风格模块的方式包括环状波形(即，前环状波形PL和后环状波形FL)。

注意，每个“减少了等待时间的接合演奏风格模块”中的振幅(Amp)和音高矢量均包含与前环状波形PL对应的部分PLA和PLP、与非环状波形PN对应的部分PNA和PNP、以及与后环状波形FL对应的部分FLA和FLP。即，根据与前环状波形PL对应的振幅矢量PLA和音高矢量PLP产生了振幅包络和音高包络，根据振幅和音高包络重复产生前环状波形PL并对其进行振幅和音高控制，并且所产生的环状波形PL与迄今已听到的在前音符的波形进行匀滑转换连接(即，以匀滑转换方式连接)。随后，根据与非环状波形PN对应的振幅矢量PNA和音高矢量PNP产生了振幅包络和音高包络，根据振幅和音高包络相产生非环状波形PN并对其进行振幅和音高控制。随后根据与后环状波形FL对应的振幅矢量FLA和音高矢量FLP产生了振幅包络和音高包络，重复产生后环状波形FL并对其进行振幅和音高控制，并且该后环状波形FL与将在该后环状波形之后被可听地产生或听到的波形进行匀滑转换连接。

上述分类只是一个说明示例，并且可针对每个演奏者、乐器类型、演奏流派和/或其他原始音源来将演奏风格进行分类。

如在本领域中已知的，将对应于一个演奏风格模块的每组演奏风格波形数据作为多个波形构成元素的集合预先存储在数据库中，而不是该整组演奏风格波形数据作为原始输入而预先存储在数据库中。以下将每个波形构成元素称为“矢量”。例如，每个演奏风格模块可包括以下矢量。

1)谐波分量的波形形状(Timbre)矢量：该矢量只表示从谐波分量的各种波形构成元素中提取并以音高和振幅归一化的波形形状特性。

2)谐波分量的振幅矢量：该矢量表示从谐波分量的波形构成元素中提取的振幅包络的特性。

3)谐波分量的音高矢量：该矢量表示从谐波分量的波形构成元素中提取的音高的特性；例如其表示与所给参考音高相关的时间上(timewise)的音高起伏特性。

4)非谐波分量的波形形状(Timbre)矢量：该矢量只表示从非谐波分量的波形构成元素中提取并以振幅归一化的波形形状(噪声状的波形形状)特性。

5)非谐波分量的振幅矢量：该矢量表示从非谐波分量的波形构成元素中提取的振幅包络的特性。

虽然在这里未做具体说明，但是每个演奏风格模块的演奏风格波形数据可包括一个或多个其他类型的矢量，诸如表示波形时间轴进程的时间矢量。注意，在这里通过将所述原始演奏风格波形分为具有音高谐波分量的波形段和具有非音高谐波分量的剩余波形段来定义“谐波”和“非谐波”分量。

对于演奏风格波形的合成，通过以控制数据为基础将适当处理应用于这些矢量数据、将如此处理过的矢量数据安排或分配到时间轴、并随后根据分配到时间轴的矢量数据执行预定波形合成处理，从而沿着演奏音调的再现时间轴来构成与演奏风格波形的各种构成元素相对应的波形或包络。例如，为了生成期望的演奏音调波形，即为了生成展现了最终演奏风格特性的期望的演奏风格波形，通过把对应于谐波分量的音高矢量的音高与时间变化特性以及对应于谐波分量的振幅矢量的振幅与时间变化特性给予到该谐波分量的波形形状矢量，从而来生成谐波分量的一个波形段，并且通过把对应于非谐波分量的振幅矢量的振幅与时间变化特性给予到该非谐波分量的波形形状矢量，从而来生成非谐波分量的一个波形段。之后，通过附加地将如此生成的谐波和非谐波分量的波形段进行合成，可以生成期望的演奏音调波形。

与各组波形数据一起附加存储在上述数据库J1中的数据(演奏风格参数)的示例包括原始波形数据的力度变化值和音高信息以及将要用于波形合成的基础匀滑转换时间长度。这些数据(演奏风格参数)的组合可被作为“数据表”来共同管理。即，针对每个演奏风格模块的演奏风格参数都意在控制属于该演奏风格模块的波形的时间长度、水平等，并可根据演奏风格模块的属性而包括一种或多种类型的参数。这些演奏风格参数可被预先存储在波形存储器等中，或者可通过使用者的输入操作来被输入。可以按照期望通过使用者的操作来修改现有的演奏风格参数。而且，在再现演奏风格波形时没有给出演奏风格参数的情况下，可自动给出标准演奏风格参数。另外，在处理过程中可以自动生成并给出合适的参数。

接下来主要参考图4来对“接合选择处理”进行详细描述，该“接合选择处理”用来对存储在数据库J1中用来选择在波形连接或接合部分进行音调合成的接合演奏风格模块(见图3)的任意一个。图4是示出“接合选择处理”的操作顺序示例的流程图。当根据在未示出的“演奏音调合成处理”中响应于演奏者操作输入的演奏信息来确定将要把连奏演奏风格用于波形连接部分，即确定了将要把接合演奏风格模块应用于音调连接部分时，由演奏风格合成部分J3来执行该“接合选择处理”。即，在执行“接合选择处理”之前已经通过未示出的“演奏音调合成处理”来产生在前音符的起音部分和主体部分的波形，并且当在对在前音符的起音部分和主体部分进行演奏音调合成处理之后确定了将要应用接合演奏风格模块时，执行“接合选择处理”，其中选择将要用于接合部分的波形合成的接合演奏风格模块，从而可根据所选的接合演奏风格模块来产生连续的音调波形。

在步骤S1，对具有在前音符区和在后音符区二者的传统正常接合演奏风格模块和只具有在后音符区(而不具有在前音符区)的减少了延迟时间的接合演奏风格模块进行选择，来选出使用哪一个来产生音调波形数据。在这样的“接合选择处理”中，可根据例如使用者预置的参数信息来选择正常和减少了等待时间的接合演奏风格模块的任何一个，从而命令应对等待时间减少和音质的哪一个进行加强，或者通过自动确定所述演奏是实时演奏还是重放演奏来进行上述选择。在应该对等待时间的减少进行加强或是实时演奏的情况下，可选择任意一个减少了等待时间的接合演奏风格模块，但是，在应该对音质进行加强或是重放演奏的情况下，可选择任意一个正常的接合演奏风格模块。如果选择了任意一个正常的接合演奏风格模块(在步骤S1确定为否)，则指示了使用正常接合演奏风格模块的演奏风格信息被产生(步骤S6)，在此情况下自然不会减少等待时间(见图5)。

另一方面，如果选择了任意一个减少了等待时间的接合演奏风格模块(在步骤S1确定为是)，则在步骤S2确定是否对存储在数据库J1中的匀滑转换(时间)长度进行调整。如果在步骤S2确定不对该匀滑转换(时间)长度进行调整(在步骤S2确定为否)，则在步骤S5产生演奏风格信息，该信息指示所选择的减少了等待时间的演奏风格模块以存储在数据库J1中的原始匀滑转换长度(即，由模块的原始波形数据指示的匀滑转换长度)而被使用。如果将对该匀滑转换长度进行调整(在步骤S2确定为是)，则在步骤S3根据指定的百分比等来处理振幅、音高、波形形状矢量的各个分配时间点。例如，电子乐器包括一个用于开启/关闭匀滑转换长度调整功能的开关，并且如果已将该匀滑转换长度调整功能设为“开”(即，已经进行了设置来命令对匀滑转换长度进行调整)，则可预先安排该匀滑转换长度调整功能使其符合预定规则，这样可使原始匀滑转换长度被自动减少到预定长度，如原始时间长度的50％，或者可允许使用者根据需要来为每个音符设置信息，该信息指示了对该原始匀滑转换长度要减少多少百分比。随后在步骤S4产生了演奏风格信息，该信息指示了以处理过的匀滑转换长度来使用所选择的减少了等待时间的接合演奏风格模块。即，根据本实施例中执行的“接合选择处理”，可选择正常和减少了等待时间的接合演奏风格模块中的任何一个来作为要被用于对应于波形连接部分(或接合部分)进行音调合成的接合演奏风格模块，并且如果已选择了减少了等待时间的接合演奏风格模块的任意一个，则可以调整与在前音符的主体部分匀滑转换的长度。以此方式，可以减少在连接或接合部分中在后音符的不期望的听觉上的音调产生延迟(等待时间)。

现在，将参考图5给出在使用正常接合演奏风格模块和使用减少了等待时间的接合演奏风格模块的情况下，对于在音符(波形)连接(或接合部分)中在后音符的听觉上的音调产生延迟(等待时间)的比较性描述。具体地说，图5的(a)说明了在使用正常接合演奏风格模块来执行音调合成的情况下的等待时间(即，“对等待时间进行改善之前的等待时间”)，而图5的(b)说明了在使用减少了等待时间的接合演奏风格模块的情况下的等待时间(即，“对等待时间进行改善之后的等待时间”)。注意，在图5中示出了这样的示例，即在具有非谐波分量的各个矢量图解的接合演奏风格模块中省略了谐波分量的各个矢量的示例。在该图的(a)和(b)中，“HA”表示在谐波分量振幅矢量的代表点(即，“0”、“1”、“2”和“3”四个代表点)上的数值串示例，并且“HT”表示谐波分量的波形形状(Timbre)矢量的示例(这里波形形状只用其包络来表示)。

在将要使用正常接合演奏风格模块并一旦获取到演奏信息的情况下，从数据库中选择一个正常接合演奏风格模块，并产生演奏风格信息。随后，根据所产生的演奏风格信息来读出所选正常接合演奏风格模块的波形数据，从而产生连接部分的音调波形。此时，在在前音符主体部分的最后环状波形A和正常接合演奏风格模块的环状波形B之间进行匀滑转换(连接)，从而合成音调。当已经经过了与匀滑转换长度相对应的时间时，读出正常接合演奏风格模块的在前音符区Pr的波形数据，从而产生连接部分的在前音符区的音调波形。在已经完全产生了在前音符区的整个音调波形之后，读出正常接合演奏风格模块的在后音符区Po的波形数据，从而产生紧随在前音符区的在后音符区的音调波形。一旦读出了在后音符区Po的全部波形数据，就在正常接合演奏风格模块的环状波形C和在后音符的释音部分(或主体部分)的第一环状波形D之间进行匀滑转换(连接)。在此情况下，在开始读出正常接合演奏风格模块的在后音符区Po之前需要对应于“等待时间1”的一段时间。

另一方面，在将要使用减少了等待时间的接合演奏风格模块并一旦获取到演奏信息的情况下，从数据库中选择一个减少了等待时间的接合演奏风格模块，并产生演奏风格信息。随后，根据所产生的演奏风格信息来读出所选的减少了等待时间的接合演奏风格模块的波形数据，从而产生连接部分的音调波形。此时，在在前音符主体部分的最后环状波形A和减少了等待时间的接合演奏模块的环状波形B之间进行匀滑转换，从而合成音调。当已经经过了与匀滑转换长度相对应的时间时，读出减少了等待时间的接合演奏风格模块的波形数据Lt，从而产生整个连接部分的音调波形。在已经读出了减少了等待时间的接合演奏风格模块的全部波形数据Lt之后，在减少了等待时间的接合演奏风格模块的环状波形C和在后音符的释音部分(或主体部分)的第一环状波形D之间进行匀滑转换。也就是说，在使用减少了等待时间的接合演奏风格模块的情况下，在前音符主体部分的环状波形A与对应于在后音符区Po的减少了等待时间的接合演奏风格模块的波形数据Lt直接地进行匀滑转换连接，从而产生音调。在此情况下，在开始读出减少了等待时间的接合演奏风格模块的波形数据Lt之前需要对应于“等待时间2”的一段时间。就时间长度而言等待时间2比等待时间1短，因此本实施例与传统公知的技术相比可减少在后音符的音调产生延迟(等待时间)。

如上述在使用正常接合演奏风格模块的情况下，只有在已经读出了在前音符区Pr的全部波形数据之后才开始读出在后音符区Po的波形数据，因此，由于在前音符区时间长度的影响将不可避免地生成对在后音符相当大的音调产生延迟(等待时间)。另一方面，在使用减少了等待时间的接合演奏风格模块的情况下，由于波形数据Lt不像正常接合演奏风格模块中那样包括在前音符区，所以在完成了环状波形(A和B)之间的匀滑转换之后立即开始读出在后音符区的波形数据Lt。因此，与在传统公知的技术中不同的是，防止了在后音符受到在前音符区Pr的影响，从而可以有效减少不期望的等待时间。而且，在使用减少了等待时间的接合演奏风格模块来合成音调的情况下，如上所述的在在前音符主体部分的最后环状波形A和减少了等待时间的接合演奏风格模块的波形B之间所进行的匀滑转换同样可以可靠地消除在前音符区Pr的影响。

如上所述，与传统公知的技术相比，本发明的实施例通过使用减少了等待时间的接合演奏风格模块来合成音调从而可以有效地减少不期望的等待时间。然而，在使用减少了等待时间的接合演奏风格模块的情况下，从在前音符到在后音符的过渡与使用正常接合演奏风格模块的情况相比可能会不期望地急剧变化。为了避免这样的不便，将上述“接合选择处理”安置为允许以按照需要进行调整(见图4中的步骤S2)的匀滑转换长度来进行音调合成。因此，现在将参考图6给出关于在未调整匀滑转换长度而执行音调合成的情况下与在调整了匀滑转换长度而执行音调合成的情况下在音符(波形)连接部分中的听觉上的音调产生延迟(等待时间)的对比描述。更具体地讲，图6的(a)说明了在以原始(即，未调整的)匀滑转换长度执行音调合成的情况下的等待时间，而图6的(b)说明了在以调整了的匀滑转换长度执行音调合成的情况下的等待时间。图6以类似于图5的方式示出了接合演奏风格模块中谐波分量的各个矢量的示例，并且图6中的附图标记“HA”、“HP”、“HT”等表示与图5中相同的内容。

如图6所示，在调整了匀滑转换长度的情况下，对振幅矢量调整“HA0”和“HA1”之间的时间长度，对音高矢量调整“HP0”和“HP1”之间的时间长度，并且对波形形状(Timbre)矢量调整“HT0”的时间。在不进行调整而使用原始匀滑转换长度的情况下，并且如果按照原始定义使用了振幅矢量的“HA0”和“HA1”间的时间长度以及音高矢量的“HP0”和“HP1”间的时间长度，则对于在前音符主体部分的波形A和减少了等待时间的接合演奏风格模块的环状波形B之间的匀滑转换可以保证原始的匀滑转换长度，并因此可使得从主体部分的音调过渡变得平滑。另一方面，在减少了匀滑转换长度的情况下，并且如果减少了振幅矢量的“HA0”和“HA1”间的时间长度以及音高矢量的“HP0”和“HP1”间的时间长度，则可以减少在前音符主体部分的波形A与减少了等待时间的接合演奏风格模块的环状波形B之间的匀滑转换长度(即，使其更短)，从而可减少等待时间(见等待时间2和等待时间3)，尽管不能像在增加了匀滑转换长度(即，使其更长)的情况中那样使从主体部分的音调过渡变的平滑。

尽管像上面那样对于分别准备正常和减少了等待时间的接合演奏风格模块的情况来对实施例进行了描述，但是本发明并不限于此。例如，如图7所示，传统的正常接合演奏风格模块可将减少了等待时间的接合演奏风格模块添加到其上，从而可通过在正常目的和减少等待时间目的之间按需要切换来将单个接合演奏风格模块用于两种目的。在此情况下，如图7所示将在振幅矢量的代表点(即，HA0-HA5)上的数值串、在音高矢量的代表点(即，HP0-HP5)上的数值串以及波形形状矢量(HT0和HT1)作为矢量信息存储在数据表中，并将在前音符区Pr、在后音符区Lt、前后环状波形B和C、在前音符区Pr和在后音符区Lt间的环状波形Y等的波形存储在波形存储器中。当把单个接合演奏风格模块从正常目的切换到减少等待时间目的时，只需要将以下点作为矢量数据给出，即，振幅矢量的代表点数值串的四个点“HA1”、“HA3”、“HA4”和“HA5”，音高矢量的代表点数值串的四个点“HP1”、“HP3”、“HP4”和“HP5”，以及波形形状矢量的“HT1”。另一方面，当把单个接合演奏风格模块从减少等待时间目的切换到正常目的时，只需要将以下点作为矢量数据给出，即，振幅矢量的代表点数值串的四个点“HA0”、“HA2”、“HA4”和“HA5”，音高矢量的代表点数值串的四个点“HP0”、“HP2”、“HP4”和“HP5”，以及波形形状矢量的“HT0”。

还应意识到在本发明中所使用的波形数据可以是任何期望的类型，而不限于那些根据上述各种演奏风格而构成作为演奏风格模块的类型。而且，各个单元的波形数据当然可以是以下数据的任意一种：根据诸如PCM、DPCM或ADPCM之类的适当编码方案仅通过读出波形采样数据而产生的数据；或者使用诸如谐波合成操作、FM操作、AM操作、滤波操作、格式合成操作和物理模块音调产生器方法之类的各种传统公知的音调波形合成方法的任何一个而产生的数据。即，本发明中的音调产生器8可以使用任何已知的音调信号产生方法，如：存储器读出方法，在该方法中根据响应于要产生的音调音高而改变的地址数据来连续读出存储在波形存储器中的音调波形采样值数据；FM方法，在该方法中通过用上述地址数据作为相位角参数数据执行预定调频操作来获取音调波形采样值数据；以及AM方法，在该方法中通过用上述地址数据作为相角参数数据执行预定调幅操作来获取音调波形采样值数据。即，音调产生器8所使用的音调信号产生方法可以是波形存储器方法、FM方法、物理模块方法、谐波合成方法、格式合成方法、使用VCO、VCF和VCA组合的模拟合成器方法、模拟仿真方法等方法的任意一种。而且，代替用专用硬件构成音调产生器8，可使用DSP和微程序的组合或使用CPU和软件的组合来构成音调产生器电路8。另外，可通过在时分基础上使用单个电路或者通过为每个声道提供分别的专用电路来实现多个音调产生声道。

另外，上述音调合成处理中的音调合成方法可被称为重放方法或实时方法，其中所述重放方法中在原始演奏定时到达之前预先获取现有演奏信息，并且通过对这样获取到的演奏信息进行分析来合成音调；所述实时方法中根据实时提供的演奏信息来合成音调。

而且，本发明中用于将以时间序列方式连续选择和产生的多个单元的波形连接在一起的方法并不限于匀滑转换合成，并且可以是例如通过衰减器方式将所产生单元的波形混合在一起的方法。

注意，本实施例中前述匀滑转换可沿着适当弯曲的匀滑转换曲线而非直线的匀滑转换曲线来执行。

而且，对于将上述本发明的音调合成设备应用于电子乐器的情况，所述的电子乐器除了可以是键盘乐器类型以外还可以是其他任何的类型，如弦乐器、管乐器或打击乐器类型。当然不仅可将本发明应用于把所有演奏操作器单元、显示器、音调产生器等都一起结合在电子乐器内的电子乐器类型，而且还可将本发明应用于把上述部件分别提供并通过MIDI接口、各种网络等通信工具相互连接的另一类电子乐器。而且可以通过结合个人计算机和应用软件来实现本发明的音调合成设备，在此情况下可从诸如磁盘、光盘或半导体存储器或通过通信网络把各种处理程序提供给该音调合成设备。而且，可将本发明的音调合成设备应用于诸如卡拉OK设备、自动钢琴之类的自动演奏设备、游戏设备、以及便携电话之类的便携通信终端。而且，在将本发明的音调合成设备应用于便携通信终端的情况下，可由服务器计算机执行便携通信终端的部分功能，从而可由便携通信终端和服务器计算机合作来执行必要的功能。也就是说，只要本发明的音调合成设备可以使用根据本发明的基本原理布置的预定软件或硬件来合成音调，同时在存储于数据库中的正常和减少了等待时间的接合演奏风格模块间进行适当切换，就可将该音调合成设备以任何期望的方式进行布置。

Claims (7)

1.一种音调合成设备，包括：

存储部分，其存储了用于在至少两个连续产生的音符之间进行连接的专用连接波形数据，所述专用连接波形数据只包含一个波形连接部分的在后音符区的波形，提供所述波形连接部分来在至少两个音符间连续过渡，并且所述波形连接部分被分为在前音符区和在后音符区；

获取部分，其根据演奏的进展来获取演奏信息；以及

音调产生部分，在将要根据由所述获取部分获取的演奏信息而产生连接音调来连接至少两个连续音符时，所述音调产生部分从所述存储部分获取所述专用连接波形数据，并且根据所获取的专用连接波形数据来产生在至少两个连续音符的波形之间进行连接的音调波形。

2.如权利要求1所述的音调合成设备，其中存储在所述存储部分中的专用连接波形数据包含非环状波形和在该非环状波形之前的前环状波形，所述非环状波形包含在后音符区的波形，并且

其中所述音调产生部分在所述专用连接波形数据的前环状波形与包含在所述连接部分之前的在前音符的波形数据中的环状波形之间执行匀滑转换合成，随后产生包含了所述在后音符区的波形的非环状波形。

3.如权利要求2所述的音调合成设备，其中存储在所述存储部分中的专用连接波形数据还包含紧随所述非环状波形之后的后环状波形，并且

其中，在产生所述非环状波形之后，所述音调产生部分在所述后环状波形与包含在所述连接部分之后的在后音符的波形数据中的环状波形之间执行匀滑转换合成。

4.如权利要求2所述的音调合成设备，其中所述音调产生部分对执行所述匀滑转换合成要经过的时间长度进行调整，从而防止所述在后音符的音调产生定时的延迟。

5.如权利要求1所述的音调合成设备，其中所述专用连接波形数据只包含连接部分的在后音符区的波形，所述连接部分在一发生在前与在后音符间移位的特定点上被分为在前音符区和在后音符区。

6.如权利要求1到5所述的音调合成设备，其中所述存储部分还将包含了一波形的正常连接波形数据存储为用于在至少两个要连续产生的音符间进行连接的波形连接部分的波形数据，其中通过所述正常连接波形数据所包含的波形将要连续地连接至少两个音符，并且

其中，当要根据由所述获取部分获取的演奏信息来产生连接音调从而在至少两个连续产生的音符间进行连接时，所述音调产生部分选择所述正常连接波形数据和所述专用连接波形数据中的一个，并根据所选的连接波形数据来产生音调波形。

7.一种合成音调的方法，所述方法使用了存储有用于在至少两个连续产生的音符之间进行连接的专用连接波形数据的存储部分，存储在所述存储部分中的专用连接波形数据只包含一个波形连接部分的在后音符区的波形，提供所述波形连接部分来在至少两个音符间连续过渡，并且所述波形连接部分被分为在前音符区和在后音符区，所述方法包括步骤：

根据演奏的进展来获取演奏信息；以及

在将要根据由所述获取步骤获取的演奏信息而产生连接音调来连接至少两个连续音符时，从所述存储部分获取所述专用连接波形数据，并且根据所获取的专用连接波形数据来产生在至少两个连续音符的波形之间进行连接的音调波形。

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