CN1027994C - 真音源电路的控制方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子乐器技术领域，它是由CPU在程序指令控制下，对音色选择代码、节奏类型代码、音阶编码进行反复采样并处理，调出真音源电路中存放的真实乐器演奏的音阶、复音、和弦音、节奏鼓点数据信号，经数模转换推动扬声器发出乐音声，它具有响应速度快、节奏速度可以任意调整、调出的音色乐音信号和节奏信号准确无误。适应于声控伴奏机和电子琴电子钢琴等电子乐器。

Description

本发明属于电子乐器技术领域：

音源电路是构成电子乐器的核心电路之一。电子乐器之所以能发出不同的种类的乐器声，全靠音源电路产生各种乐器的乐音信号，将这些乐音电信号送入扬声器，扬声器就发出相应乐器的乐音。

目前电子乐器使用的音源电路是用模拟真实乐器的办法来产生乐音电信号的，也就是说，用电路来产生和真实乐器声波形状相似的乐音电信号。从某种意义上来说，这种模拟误差是绝对存在的，只是误差越小，模拟的真实度就越高，但是不可能达到真实乐器完全一样的效果。

真音源电路与模拟式音源电路有根本的差别，它不是用模拟的办法得到乐器的乐音，而是将真实的乐器声录至存贮器中，要发音时再随时调用。

模拟式音源电路是在琴键式电子乐器上发展而来的，因而对它的控制是琴键开关式的（属手工操作），真音源电路的控制电路与模拟式音源电路的控制方式不同，它不能单靠手工操作就能完成控制的，必须要有特殊的电路来完成控制。

本发明的目的在于提供一种对固体录音构成的真音源电路的控制方法和控制装置。

本发明是用如下方式完成的：

真音源电路的控制方法是：用存贮器存放真实乐器演奏的打击乐鼓点数据和各种真实乐器演奏的标准音阶或复音或和弦音数据组成真音源电路;

用中央微处理器CPU按顺序来回往复采样输入的音色选择代码、音阶代码、节奏类型代码;

CPU采样音色代码后，经其内部译码成对应于该音色的段地址码经锁存器输至真音源电路的段地址端口;

CPU采样音阶代码后，输出双脉冲信号给真音源电路，使其停止原音阶调用，准备下次调音阶 数据，同时在CPU内部把音阶代码译成对应于该音阶的位地址码经锁存器输至真音源电路位地址端口，使真音源电路发出对应的乐音信号;

CPU每次采样节奏类型代码后，经其内部译码成对应的节奏数据组寄存在CPU内的寄存器中，并冲掉上次寄存的节奏数据组;

用超低频脉冲发生器输出脉冲信号给CPU作中断请求信号，CPU响应中断后，作中断处理，CPU输出双脉冲信号给真音源电路，使其停止原节奏鼓点调用，准备下次调节奏鼓点数据，CPU输出寄存在其内部的节奏数据组中的一个数据经锁存器送真音源电路，使其发出对应的鼓点音信号;

用超低频脉冲发生器的不同频率控制节奏速度。

中央微处理器CPU接锁存器IC₁和可编程只读存贮器EPROM进行程序指令数据交换，在音色选择开关电路I₁、节奏类型开关矩阵电路I₂、音阶编码电路I₃的输出端分别接有三态门电路Q₁、Q₂、Q₃，中央微处理器CPU地址端口输出地址码经译码器IC₀输出选能信号分别接三态门电路Q₁、Q₂、Q₃的使能控制端和锁存器IC₂、IC₃、IC₄的控制端，在CPU的数据端口用数据总线P₀连接三态门电路Q₁、Q₂、Q₃的输出端和锁存器IC₂、IC₃、IC₄的输入端，锁存器IC₃输出端接真音源电路I₁₂的位地址端口，锁存器IC₄输出端接真音源电路I₁₂的段地址端口，锁存器IC₂输出端接真音源电路I₁₁的地址端口;CPU的输出端P₁₆和P₁₇输出脉冲信号分别经双脉冲发生器I₀₁和I₀₂以及反相器后，输入至真音源电路I₁₁和I₁₂的控制端;超低频脉冲发生器I₀₃输出端接CPU的中断端INT₀。装置中所选用的锁存器IC₂和IC₃是三态门电路。音阶编码电路IC₃是手动琴键式开关电路或声控标准音阶编码电路。

本发明采用CPU技术控制真音源电路，具有响应速度快，对音阶或复音或和弦音以及节奏可任意调出，且准确无误，它不受真音源电路存入数据区段的限制，也不受录入时间先后限制，即可连续调出其存贮的数据进行放音，又可跳开放音。电路结构简单，无需调试，节奏速度可以任意调整，它适用于声控伴奏机，也可用于电子琴，电子钢琴等电子乐器。

图1是本发明电路原理图

图2是CPU程序框图。

本发明的进一步详细说明如下：

如图2所示，本发明的控制方法是：

用真音源电路的存贮器存放真实乐器演奏的打击乐鼓点数据，但不是节奏音数据，以及把各种真实乐器演奏的标准音阶或复音或和弦音数据存入存贮器。

CPU中央微处理器在程序指令控制下，对输入的音色选择代码音阶代码、节奏类型代码进行按顺序来回往复的采样，这个顺序可以是音色代码，然后节奏类型代码，或音阶代码，然后音色代码等等，可以按先后次序任意排列。CPU采样音色代码后，处理过程是用其内部译码器（软件译码）译码成对应于音色代码的段地址码，经锁存器输至真音源电路的段地址端口，该锁存器是在CPU输出的下一个地址码经译码器输出而选通，选通锁存器完成该采样处理后，该锁存器对音色地址码锁存，直到下次新来的段地址码，如果音色段地址不变，CPU就不输出段地址码，仍由锁存器锁存的原音色段地址码输至真音源电路的段地址端口，这是为了提高处理速度。CPU采样音阶代码后，处理过程是用其内部译码器（软件译码）把音阶代码译成音阶位地址码，准备输至真音源电路的位地址端口，CPU输出一个正脉冲经双脉冲发生器输出二个脉冲信号至真音源电路控制端，让其停止上次音阶调用，准备下次调用音阶数据。这时CPU输出地址码经译码器输出选通信号选通锁存器，使CPU输出的音阶位地址码经锁存器输至真音源电路的位地址端口，在真音源电路中找出段地址和位地址后就可发出一个音阶或是一个复音或是一个和弦音信号。CPU采样节奏类型代码后，处理过程是用其内部译码器（软件译码）把节奏类型代码译成对应的节奏数据组寄存在CPU内的寄存器中，并冲掉上次寄存的节奏数据组，超低频脉冲发生器发出脉冲信号给CPU作中断请求，CPU响应此信号后，作中断处理，CPU发出一个脉冲信号经双脉冲发生器变换输出二个脉冲信号给真音源电路，使其停止原节奏鼓点调用，准备下次调节奏数据，CPU输出寄存在其内部的节奏数据组中的一个数据，经锁存器送真音源电路地址端口，使其发出对应的鼓点音信号，当然锁存器是在CPU输出地址码经译码器输出选通信号，选通锁存器后才能 使节奏数据输入至真音源电路，不管上述CPU采样处理何种代码，只要超低频脉冲发生器发出中断信号，CPU立即作中断处理，把节奏数据输入至真音源电路，调出节奏音，故用超低频脉冲发生器的不同频率可控制节奏速度，而超低频脉冲发生器是可任意调整其频率的。上述过程是CPU按顺序采样代码处理、一步一步工作的，由于CPU的处理速度极快，虽在理论上讲真音源电路发出的音阶和节奏鼓点有先后发音差别，但在听觉上是感觉不到的。

本发明控制装置是如图1所示，CPU连接锁存器IC₁和可编程只读存贮器EPROM进行程序指令数据交换，在音色选择开关电路I₁、节奏类型开关矩阵I₂、音阶编码电路I_a的输出端分别接有三态门电路Q₁、Q₂、Q₃，用CPU输出地址码经译码器输出选通信号控制三态门电路Q₁、Q₂、Q₃，用数据总线P₀连接三态门电路Q₁、Q₂、Q₃的输出端和CPU和锁存器IC₂、IC₃、IC₄，锁存器IC₃输出端接真音源电路I₁₂的位地址端口，锁存器IC₄输出端接真音源电路I₁₂的段地址端口，锁存器IC₂输出端接真音源电路I₁₁的地址端口。锁存器IC₂、IC₃、IC₄的选通信号由CPU输出地址码经译码器IC₀译码成选通信号提供，在CPU的P₁₇、P₁₆输出端分别接双脉冲发生器I₀₂、I₀₁，分别经反相器输至真音源电路I₁₂、I₁₁的控制端，真音源电路I₁₁存放节奏鼓点音数据，如鼓、板、钗等节奏音数据，真音源电路I₁₂存放标准音阶或复音或和弦音数据，超低频脉冲发生器输出接CPU的中断端INTO。

真音源电路控制装置的工作过程是：

开机后或复位后，CPU按顺序来回往复地采样音色选择代码和音阶代码及节奏类型代码，并对采样结果做出相应的处理。

超低频脉冲发生器I₀₃发出低频矩形脉冲送往CPU的INT。端（中断请求端）CPU因无其它中断处理，故CPU采样到INT。端有效时立即进入中断运行状态，在这个状态中CPU将在P16端用软件方法产生一个正脉冲，该正脉冲输至双脉冲发生器后产生两个负脉冲输出，再经反相器后得到两个正脉冲，它输入至真音源电路I₁₁，关断原存鼓点乐声，同时准备发出下一鼓点声，然后CPU输出地址码至译码器IC₀译出选通信号送锁存器IC₂，以选通锁存器IC₂，然后CPU将寄存在CPU内部寄存器中的节奏鼓点代码数据组中的一个数据输至数据总线P₀上，P₀上的数据通过锁存器IC₂送至真音源电路I₁₁，真音源电路I₁₁接受此信号就发出新的鼓点声，同时CPU返回中断。

CPU对音色选择代码的采样和处理，CPU发出地址信号和读RD信号至译码器IC₀，译码器IC₀译出的选通信号打开三态门电路Q₁，使音色选择代码输至数据总线P₀上，CPU从数据总线P₀上读取此信号后，通过内部译码译成真音源电路I₁₂的段地址码，然后输出地址码至译码器IC₀译出选通信号使锁存器IC₄被选通，输出段地址至数据总线P₀，P₀上的数据通过锁存器IC₄送真音源电路I₁₂的段地址端口，从而使真音源电路I₁₂音色发生改变。

CPU对音阶编码的采样和处理：CPU发出地址信号和读RD信号至译码器IC₀，译码器IC₀译出的选通信号打开三态门电路Q₃，使音阶编码输至数据部线P₀上，CPU从数据总线P₀上读取信号，然后对音阶编码进行译码变换，找出对应于音阶编码的发音代码（偏移地址）并送往数据总线P₀，并在P₁₇端用软件方法产生一个正脉冲，该正脉冲输至双脉冲发生器I₀₂后产生两负脉冲输出，经反相器后，得到两个正脉冲，它输入至真音源电路I₁₂关断原存音，准备发出下一音，然后输出WR信号和地址码至译码器IC₀，译码器IC₀译出的选通信号送锁存器IC₃，使发音代码经数据总线P₀和锁存器IC₃送往真音源电路I₁₂发出新的对应的音，完成上述工作后，锁存器IC₃由选通状态返回锁存状态。

CPU对节奏类型代码的采样和处理：CPU发出地址信号和读RD信号至译码器IC₀，译码器IC₀译出的选通信号打开三态门电路Q₂使节奏类型代码输至数据总线P₀上，CPU从数据总线P₀上读取信号，便完成对节奏类型代码的采样，CPU将节奏类型代码译成对应的节奏数据组保存于CPU内部寄存器中，至此CPU就完成了对节奏类型的采样和处理。

节奏数据组中存多少个数据是由节奏类型决定的：比如四拍子，则有四个数据，三拍子则有三个数据，每个数据都代表本拍的鼓点类型，比如是大鼓还是钗等等，由于鼓点类型较少，所以真音源电 路I₁₁不需要大容量的存贮器，也即不需段地址，只用16个位地址就行，一般说来这16个位地址可以调出15种鼓点声（将其中一个地址作空输出），这15种鼓点声可以经排列组合成非常丰富的节奏类型。

应该说明：在真音源电路I₁₁中只存放各种类型的鼓点声，并不存放节奏音，靠CPU按不同的排列和组合依次调出不同的鼓点声而组成各种类型的节奏，比如，数据0001代表大鼓声0002代表钗声，若选择三拍子、大鼓-钗-钗，那么在第一次INT₀中断有效时，CPU将0001送真音源电路I₁₁、调出大鼓声，发出“彭”（强），在第二次INT₀中断有效时，CPU将0002送真音源电路I₁₁发出“钗”（弱），第三次INT₀中断有效时，CPU将0002送真音源电路I₁₁发出“钗”（弱）……依次重复，这样真音源电路I₁₁就发出三拍子节奏音，彭钗钗彭钗钗……，对应的节奏数据组是0001、0002、0002。CPU工作过程是：音色选择代码的采样和处理、音阶编码的采样和处理、节奏类型代码的采样和处理、音阶编码的采样和处理……依次重复，若遇到INT₀有效时，CPU将中断以上工作立即进行中断处理。

从真音源电路I₁₁和I₁₂中调出音阶或复音或和弦音数据信号，以及节奏鼓点、板、钗等数据信号，经数/模转换后推动扬声器发出乐音声。

Claims (4)

1、一种真音源电路的控制方法，其特征是：

用存贮器存放真实乐器演奏的打击乐鼓点数据和各种真实乐器演奏的标准音阶或复音或和弦音数据组成真音源电路；

用中央微处理器CPU按顺序来回往复采样输入的音色选择代码、音阶代码、节奏类型代码；

CPU采样音色代码后，经其内部译码成对应于该音色的段地址码经锁存器输至真音源电路的段地址端口；

CPU采样音阶代码后，输出双脉冲信号给真音源电路，使其停止原音阶调用，准备下次调音阶数据，同时在CPU内部把音阶代码译成对应于该音阶的位地址码经锁存器输至真音源电路位地址端口，使真音源电路发出对应的乐音信号；

CPU每次采样节奏类型代码后，经其内部译码成对应的节奏数据组寄存在CPU内的寄存器中，并冲掉上次寄存的节奏数据组；

用超低频脉冲发生器输出脉冲信号给CPU作中断请求信号，CPU响应中断后，作中断处理，CPU输出双脉冲信号给真音源电路，使其停止原节奏鼓点调用，准备下次调节奏鼓点数据，CPU输出寄存在其内部的节奏数据组中的一个数据经锁存器送真音源电路，使其发出对应的鼓点音信号；

用超低频脉冲发生器的不同频率控制节奏速度。

2、一种真音源电路的控制装置，它包括中央微处理器CPU接锁存器IC₁和可编程只读存贮器EPROM进行程序指令数据交换，其特征是：在音色选择开关电路I₂、节奏类型开关矩阵电路I₂、音阶编码电路I₃的输出端分别接有三态门电路Q₁、Q₂、Q₃，中央微处理器CPU地址端口输出地址码经译码器IC₀输出选通信号分别接三态门电路Q₁、Q₂、Q₃的使能控制端和锁存器IC₂、IC₃、IC₄的控制端，在CPU的数据端口用数据总线P₀连接三态门电路Q₁、Q₂、Q₃的输出端和锁存器IC₂、IC₃、IC₄的输入端，锁存器IC₃输出端接真音源电路I₁₂的位地址端口，锁存器IC₄输出端接真音源电路I₁₂的段地址端口，锁存器IC₂输出端接真音源电路I₁₁的地址端口;CPU的输出端P₁₆和P₁₇输出脉冲信号分别经双脉冲发生器I₀₁和IC₀₂以及反相器后，输入至真音源电路I₁₁和I₁₂的控制端;超低频脉冲发生器I₀₃输出端接CPU的中断端INT。

3、根据权利要求2所述控制装置，其特征在于装置中所选用的锁存器IC₂和IC₃是三态门电路。

4、根据权利要求2所述控制装置，其特征在于音阶编码电路I₃是手动琴键式开关电路或声控标准音阶编码电路。

Images