CN1121235A

CN1121235A - 音源装置

Info

Publication number: CN1121235A
Application number: CN95105143A
Authority: CN
Inventors: 仓田充浩
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-04-24
Anticipated expiration: 2015-03-31
Also published as: DE69514854D1; EP0675483B1; KR950031148A; BR9501410A; US5677504A; EP0675483A1; DE69514854T2; KR0151577B1; ES2141859T3; CN1049681C; TW281745B

Abstract

一种音源装置，在把发音频率和波形数据等指示给各发音通道的寄存器中设置了发音/消音指示位KB和操作开始指示位KX。在各发音通道的时分割定时中，音源LSI参照该发音通道的发音/消音指示位KB和全发音通道的操作开始指示位KX将自己的KB进行设定，并且当任一个发音通道的KX被设定时，就开始该发音通道的发音。在使多个发音通道同时开始发音的情况下，使发音的通道的KB全部被设定后，如果设定任一个通道的KX，则可以使全部通道同时开始发音。

Description

音源装置

本发明涉及装有多个发音通道的音源装置，特别涉及用FM方式产生乐音数据的音源装置。

在具有多个发音通道的所谓多通道的音源装置中，当在某个发音通道下指示乐音数据或调制数据(FM音源中的算符等)的信号数据产生时，如果CPU等控制单元对相应于该发音通道的寄存器设定指示发音开始的相应发音指示数据，那么音源装置的电路就读出这些数据并开始形成信号数据。

在使多个发音通道同时产生信号数据的情况下，通过对相应于这些多个发音通道的寄存器设定发音指示数据，使多个发音通道开始合成信号数据。

可是，由于CPU等控制单元是顺序操作的，所以不可能对同时发音的多个发音通道的寄存器都同时设定发音指示数据。此外，为了使发音通道开始形成信号数据，还必须在发音通道寄存器中设定除发音指示数据以外的很多数据，由于在对每个发音通道进行这些数据设定的同时，还要指示多个通道的发音开始，所以在指示最初发音的通道和指示最后发音的通道之间存在发音开始定时上产生大的不吻合这样的缺点。

在各发音通道产生彼此不同的乐音数据的情况下，这个不吻合不是那么严重的问题。在诸如由某个发音通道产生的信号数据使另外的发音通道产生的信号数据进行频率调制等，并且通过确定的算法使多个发音通道结合而形成乐音数据的FM音源方式的情况下，恐怕将会在所形成的乐音数据的波形上产生偏差，这样对音色产生影响。

在已有的音源装置中，把多个发音通道硬连接在一个寄存器上，以便在这个寄存器被设定数据时，这些多个发音通道便同时开始发音，在这样的音源装置中，算法被硬连接固定，对音源装置来说没有自由度，而存在发音通道不能被有效利用的情况。

FM方式的音源装置构成如下：具有多个产生正弦波等信号(算符)的振荡电路，关于上述的多个振荡电路通过确定的算法进行所谓“把前级的振荡电路产生的信号数据输送给后级的振荡电路的频率确定单元、然后调制该振荡电路产生的信号数据的频率”的数据输入和输出。这些振荡电路中的最末级振荡电路产生的信号数据经复杂的调制后变成复杂的波形，该复杂波形作为乐音数据输出。

已有的FM方式的音源装置没有用于存储由各振荡电路产生的信号数据的存储器，它是采用把信号数据输入给移位寄存器延迟后、输入给其它确定的振荡电路作为调制数据使用的构成。因此可以认为多个振荡电路的硬连接大体上是固定的，算符的数目和连接状态等的算法已经固定化，这是已有的这类音源装置的缺点。

本发明的目的是提供一种在多个发音通道中可以同时产生/消去信号数据并对算法的构成没有限制的音源装置。

本发明的另一目的是提供一种音源装置，该音源装置将多个发音通道产生的信号数据暂时存储，以便输出给包括本身的任意发音通道，借此可以设定任意的算法。

本发明的音源装置包括：用于存储对应于多个发音通道的发音控制数据的发音控制数据存储器和根据上述发音控制数据产生或消去信号数据的多个发音通道；其特征在于：

在上述多个发音控制数据存储器中，分别设有用于存储指示信号数据和产生或消去的操作指示数据的操作指示数据存储区域和用于存储指示信号数据的产生或消去的执行的执行指示数据的执行指示数据存储区域；

在上述多个发音通道中，设有当把操作指示数据存储在自己的发音控制数据存储器中、并且把执行指示数据存储在上述多个发音控制数据存储器中的某一个时就执行信号数据的产生或消去操作的执行装置。

另外本发明的音源装置包括：

用于存储波形数据的波形数据存储器；

多个发音通道，所说发音通道具有对应于应形成的信号数据的频率而产生地址的地址产生装置以及根据该地址产生装置产生的地址访问上述波形数据存储器并读出上述波形数据而形成信号数据的读出装置；

把某一个发音通道形成的信号数据作为乐音数据向外部输出；

在上述多个发音通道中，设有用于顺序存储上述多个发音通道产生的信号数据的信号数据临时存储器、把应从所说信号数据临时存储器中读出的信号数据指定为调制数据的调制数据指定装置和把由所说调制数据指定装置指定的信号数据从上述信号数据暂时存储器中读出并输入给上述地址产生装置的调制数据输入装置；

在上述地址产生装置中设有利用作为上述调制数据输入的信号数据来使产生的地址移位的地址移位装置。

发音通道根据存储在发音控制数据存储器中的发音控制数据产生信号数据。在发音控制数据中含有例如指定信号频率或波形等数据。信号数据例如是乐音数据或FM音源的算符等。在这个发音控制数据存储器中设置有操作指示数据存储区域和执行指示数据存储区域。操作指示数据是指示按照发音控制数据存储区域的存储内容而被设定的信号数据的发生或消去的数据。但是，这个数据不指示开始其操作的旨意。执行指示数据是对正在被存储的操作指示数据的全部发音通道指示信号数据的发生/停止操作执行的数据，当这个数据被存储在任何一个控制数据存储器中时，存储操作指示数据的发音通道启动这个操作。

据此，在把必要的发音控制数据以及操作指示数据同时写入要发音的发音通道的发音控制数据存储器中、并且最后把执行指示数据写入任一个发音控制数据存储区域中时，可以使全部发音通道同时开始操作，这样可以实现操作开始的同时性。

各发音通道对应于应形成的信号数据的频率而产生地址，根据这个地址访问波形数据存储器并读出波形数据。发音通道利用调制数据使这个地址移位，借此使读出波形数据(振幅)的地址的进度摇动，使频率调制(FM调制)加在信号数据上。调制数据在多个发音通道形成后，从存储在信号数据临时存储器中的多个信号数据中由调制数据指定装置进行选择。通过设定把其它的或其自己的发音通道形成的信号数据应采用为这个调制数据的调制数据指定装置，将多个发音通道按确定的算法连结起来，便可以构成FM音源。因为调制数据指定装置的设定是任意的，所以可以设定任何算法。将这个算法中在末段指定的发声通道形成的信号数据作为乐音数据向外部输出。

图1是本发明的实施例即音源大规模集成电路(LSI)所用的游戏装置的方框图。

图2是该音源LSI的方框图。

图3是该音源LSI的内部寄存器的构成图。

图4表示了该音源LSI所采用的乐音信号形成算法的例子。

图5表示了音源LSI形成的且内装的ALFFO形成的低频波形的例子。

图6表示了该音源LSI内装的包络发生器产生的包络波形的例子。

图7表示了上述内部寄存器的MDXSL和DMYSL的设定例子。

下面参照附图说明本发明的实施例。

图1是本发明的实施例即音源LSI适用的电视游戏机的构成图。显示装置4和扬声器5同游戏机主机1相连接。作为显示装置4和扬声器5可以采用装在电视接收机内的方式。此外，游戏机主机1除了同上述显示装置4和扬声器5连接之外，还同内装有存储游戏程序的ROM19的游戏盒式磁盘3以及供游戏者进行游戏操作的控制器2相连接。控制器2通过电缆同游戏机主机1相连接，游戏盒式磁盘3插在设在游戏机主机1上的长方形孔内。在游戏机主机1中内装有CPU10，该CPU10控制游戏的进行等全体装置的动作。上述控制器2、游戏盒式磁盘3内的ROM19、显示控制用的显示控制器14和产生效果音或BGM等用的音源LSI11同CPU10相连接。存储波形数据等的DRAM13和使产生的乐音数据变换成模拟乐音信号的D/A变换电路16与音源LSI11相连接。上述扬声器5与D/A变换电路16相连接。存储画面显示数据的VRAM15和上述显示器4同显示控制器14相连接。

当把游戏盒式磁盘3装在该游戏机主机1上并接通电源时，CPU10首先读出确定的画面数据、并送给显示控制器14，同时把用于产生效果音或BGM等的波形数据写入DRAM中。然后通过控制器2的操作启动游戏，随着游戏的进行，CPU10进行画面数据写入更换或效果音、BGM的发音。

图2是表示上述音源LSI11的内部构成图。该音源LSI11如图所示，包括相位发生器30、加法器31、地址指示器32、插入器33、乘法器34、振幅调制用低频振荡器(ALFO)35、包络发生器(EG)36、输出混频电路(MIX)37、读/写控制器38、内部RAM39、平均电路40和系数乘法器41。该音源LSI11可以以波形存储方式和FM音源方式这两种方式产生乐音数据，上述电路按以下说明操作而产生乐音数据和调制数据等的低频信号数据。而且该音源LSI11具有32个时分割通道。

音源LSI11具有内部寄存器19。在内部寄存器19中如图3所示那样设置有对应各个发音通道的多个存储区域。在这些存储区域内，当CPU10把发音或消音指示给对应于确定的定时的发音通道时设定数据。相位发生器30根据对应于设定在内部寄存器19中的音名的FNS数据和八音度数据OCT在每个确定的脉冲调制周期(例如44.1KHz)产生相位数据。将该相位数据输入给加法器31。通过设定可以把来自系数乘法器41的调制数据输入给加法器31。来自系数乘法器41的调制数据被输入时，加法器31将该调制数据与相位数据相加并输出给地址指示器32。调制数据例如是正弦波的低频信号数据，由这个调制数据来调制相位数据，通过使地址指示器32输出的地址值前后移位便可以频率调制读出的信号数据的波形。

地址指示器32作为指定存储在DRAM13中的波形数据的数据从内部寄存器19中读出初始地址SA、环路初始地址LSA和环路结束地址LEA。环路初始地址LSA、环路结束地址LEA是在长时间读出这个波形数据时表示反复读出的区间的地址。地址指示器32根据加法器31输入的相位数据确定地址的步进量、并输出含有小数部分的地址数据。地址数据的小数部分FRA输入给插入器33，夹有这个小数部分的二个整数地址MEA被输出给DRAM13。

根据输入的二个整数地址MEA从DRAM13中读出相邻的二个波形数据。把从DRAM13中读出的波形数据输入给插入器33。插入器33按照从地址指示器32输入的小数部分数据FRA的值插入被输入的二个波形数据而产生该脉冲调制定时的信号数据。插入器33将这个数据输入给乘法器34。

振幅调制用低频振荡器(ALFO)35和包络发生器(EG)36同乘法器34相连接。ALFO35根据从内部寄存器19读出的频率数据LFOF、波形指定数据LFOWS、影响度数据(振幅数据)LFOS产生由如图5所示的低频波形构成的调制信号数据。EG36从内部寄存器19中读出上升率AR、第1衰减率D1R、第2衰减率D2R、恢复率RR，并产生如图6所示的包络波形数据。

乘法器34使上述调制信号数据和/或包络波形数据同插入器33产生的信号数据相乘后输出给输出混频电路37和读/写控制器38。输出混频电路37将输入的信号作为乐音数据在左右两通道内进行混频后输出给D/A变换电路16。

在用波形存储方式产生乐音数据的情况下，象脉冲调制数据那样按原样作为乐音数据把可能使用的波形数据从DRAM13中读出便产生信号数据，在乘法器34中附加包络后输出给输出混频电路37。因此不能使用输入给读/写控制器38(存储在内部RAM39中)的信号。

内部RAM39同读/写控制器38相连接，由乘法器34输入的信号数据(算符)被写入内部RAM39的确定区域内。内部RAM39具有能够按二个脉冲调制定时(二代)份存储三十二个通道的信号数据的六十四个词的存储区域，读/写控制器38把由乘法器34输入的信号数据写入该内部RAM39的确定区域中，同时在确定的发音通道的时分割定时中读出确定的(由算法指定的)一个或二个信号数据并输入给平均化电路40。在各时刻分割定时中读出哪个数据由存储在各发音通道的寄存器(见图3)中的一个或二个调制数据指定数据MDXSL、MDYSL所指定，这个MDXSL、MDYSL的指定变为按FM音源方式产生的乐音数据时的算法指定。即通过借助上述的MDXSL、MDYSL把多个发音通道的发音数据相关起来构成图4所示的算法。平均化电路30是从读/写控制器38读出二个数据时计算这两个数据平均值的电路。这个平均计算也可以进行相加平均、相乘平均或它们的加权平均等其中之一的计算。由平均化电路30平均的数据由系数乘法器41乘以调制度数据MDL(见图3)之后输入给加法器31。

如图4(A)所示，在从发音通道0至发音通道3顺序调制相位数据(读出频率)的方式下，把发音通道0的信号数据一旦存入内部RAM39中，则通过读/写控制器38在发音通道1的定时下返回到加法器31。直到发音通道3都进行同样的操作，接着可以把发音通道3的信号数据作为乐音数据输出给输出混频电路31。

如图4(B)所示，在对发音通道0、发音通道1的信号数据进行相加合成(或相乘合成)后，在用这个数据调制发音通道2的读出频率时，把发音通道0和发音通道1的数据一起存储在内部RAM39中，接着可以在发音通道2的时分割定时下读出这些数据并输入给平均化电路40。

如图4(C)所示，在把发音通道0产生的信号数据反馈后调制自己的读出频率时，把发音通道0的信号数据一旦存储在内部RAM39中，则可以在下次或其后的发音通道0的时分割定时下输入给加法器31。

因此，在调制某个发音通道中的波形读出频率时，先使成为调制数据的信号数据存储在内部RAM39中，然后便可以在读出成为被调制数据的信号数据的发音通道(时分割定时)下读出该数据并输出给地址指示器32旁边的加法器31。

图3是上述内部寄存器19的构成图。在图中，虽然只表示了发音通道0的寄存器的构成，但是，其它的31个发音通道(发音通道1至发音通道31)也具有同样的构成。对一个发音通道被分配成16位×9列寄存区域，对图2说明中示出的各种数据的存储区域进行了分配。第一列的第十一位和第十二位被分配为发音/消音位KB和执行位KX。

对发音通道0指示发音的情况下，将各种数据写入发音通道0的寄存器中，同时对KB设定为“1”。只有这个通道发音时，KX也设定为“1”。在存在使发音通道0以外的通道也同时发音的通道场合下，仅设KB为“1”，而KX不进行设定，对其他通道的寄存器进行数据的写入。最后将写入数据的寄存器KX进行设定。因为确认哪一个KX正在进行设定时各发音通道开始发音操作，所以通过上述的KX设定，设定过数据的发音通道便可以同时(在一个脉冲调制定时内)开始发音。

也就是说，音源LSI11在各发音通道的操作定时下判断该发音通道的寄存器的KB是否正在进行设定，同时还判断其它的全发音通道的寄存器的KX是否正在进行设定。据此，在各发音通道中，在自己的KB被设定、而含有自己的哪一个发音通道的KX也被设定时，作为发音定时开始发音操作。同时将自己的发音通道的KB置“0”。在自己的KX正在被设定的情况下，KX在下次自己的时分割定时下复位。据此，通过一个KX的设定便可以使这时设定过KB的全发音通道的操作在一个脉冲调制循环的时分割定时下开始，并且对以后发音通道的操作不产生影响。

虽然上述说明仅就发音开始时的操作进行了说明，但是对于消音时也同样适用。也就是说，如果对发音中的发音通道设定KB，把紧跟其后的KX作为触发器使该发音通道消音。

虽然在上述实施例中是把KX设置在各发音通道的寄存器中，但是这些寄存器也可以在别的区域内设置KX的位寄存器。在这种情况下，虽然在各寄存器中都留有每一位的富裕，但是CPU10必须进行与向各发音通道设定数据的操作不同的设定KX的操作。

上述的MDXSL、MDYSL、STINH和MDL的存储区域也设定在寄存器存储区域中。然后，通过多个发音通道中的MDXSL、MDYSL的设定而对作为FM音源的算法进行设定。例如在设定图4中的算法时，可以在发音通道0至3的MDXSL、MDYSL中进行图7那样的通道指定。也就是说，在设定图4(A)的算法时，如图7A所示进行设定，即：

发音通道0：MDXSL不指定，MDYSL不指定

发音通道1：MDXSL-通道0，MDYSL不指定

发音通道0：MDXSL-通道1，MDYSL不指定

发音通道0：MDXSL-频道2，MDYSL不指定

下面在设定图4(B)的算法时，按图7(B)那样设定。在设定图4(C)的算法时，按图7(C)那样设定。虽然在内部存储器39中存储有关同一发音通道的二代信号数据，但在图7的设定表中没有将这一点区分开。在采用相同进度的数据时，可以选择当前的信号数据。而在采用延迟过的数据时，可以选择一代前的信号数据。

虽然上述实施例的音源LSI11具有三十二个通道的发音通道，但是把这些全作为FM音源使用，如图4所示构成用四个通道产生一个乐音数据(四个算符)的算法时，便可以同时发出11个音。此外，把三十二个通道的发音通道中的一部分作为FM音源使用，还可以采用其他的一部分作为波形存储音源。另外，在图4中虽然只表示了四个算符的算法，但是算符数并不限于四个。

在上述实施例中，虽然是把调制数据输入给设置在相位发生器30与地址指示器32之间的加法器31，但是也可以把调制数据直接输入给地址指示器32而直接调制地址。

根据上述的本发明，通过确认存储执行指示数据的操作而使全部发音通道同时进行信号数据的产生/消去，即使在顺序处理的控制单元在多个发音通道中指示信号数据的产生/消去的情况下，也可以在这些发音通道中同时进行信号数据的产生/消去。特别是在用FM音源的方式产生乐音数据的情况下，具有这样的优点，即没有由各信号数据的产生定时的不吻合的波形变动。

通过执行指示数据的写入，因为已写入操作指示数据的全部发音通道同时开始操作，所以没有必要先将发音通道分成组，此时通过把操作指示数据写入同时操作的发音通道中，这样可以在任意的组合下使多个发音通道同时操作。

此外，根据本发明，为了能够借助调制数据指定单元对哪一个发音通道的信号数据作为调制数据进行选择，可以构成任意的算法，这样可以实现自由度非常高的FM音源。

通过在作为调制数据使用的信号数据上附加上包络，可以进行更复杂的地址的调制。

另外，通过把多个信号数据作为调制数据使用并对访问波形数据存储单元的地址进行调制，这样可以构成更复杂的算法。

Claims

1.一种音源装置，其特征在于包括：

用于存储对应于多个发音通道的发音控制数据的发音控制数据存储器；

根据上述发音控制数据产生或消去信号数据的多个发音通道；

在上述多个发音控制数据存储器中分别设有用于存储指示信号数据的产生或消去的操作指示数据的操作指示数据存储区域以及用于存储指示信号数据的产生或消去的执行的执行指示数据的执行指示数据存储区域；

2.一种音源装置，其特征在于，包括：

在上述多个发音控制数据存储器中，分别设有用于存储指示信号数据的产生或消去的操作指示数据的操作指示数据存储区域以及把在各发音通道中共同指示信号数据的产生或消去的执行的执行指示数据存储起来的执行指示数据存储区域；

在上述多个发音通道中，设有当把操作指示数据存储在自己的发音控制数据存储器中、并且把执行指示数据存储在上述执行指示数据存储区域中时就执行信号数据的产生或消去操作的执行装置。

3.如权利要求1或2所述的音源装置，其特征在于，通过把一个发音通道同另外的发音通道相连接、并且使这个发音通道产生的信号数据输入给上述其它的发音通道，所说多个发音通道调制上述其它的发音通道产生的信号数据后形成乐音数据。

4.一种音源装置，其特征在于，包括：

用于存储波形数据的波形数据存储器；

在上述多个发音通道中，设有用于顺序存储上述多个发音通道产生的信号数据的信号数据临时存储器、把应从所说信号数据暂时存储器中读出的信号数据指定为调制数据的调制数据指定装置以及把由所说调制数据指定装置指定的信号数据从上述信号数据暂时存储器中读出并输入给上述地址产生装置的调制数据输入装置；

在上述地址产生装置中设有利用作为上述调制数据输入的信号数据使产生的地址移位的地址移位装置。

5.如权利要求4所述的音源装置，其特征在于，上述地址产生装置由通过累计对应于应形成的信号数据频率的数值数据而产生相位数据的相位数据产生装置以及根据相位数据产生地址的产生装置所构成；

上述地址移位装置是把从上述存储数据临时存储器中读出的信号数据同上述相位数据产生装置产生的相位数据进行相加运算的加法装置。

6.如权利要求4所述的音源装置，其特征在于，在各发音通道中，具有产生确定信号数据振幅特性的包络数据的包络数据产生装置和把该包络数据产生装置产生的包络数据附加在信号数据上的包络附加装置；

把上述信号数据临时存储器作成使通过该包络附加装置附加的包络数据的信号数据存储起来的装置。

7.如权利要求4所述的音源装置，其特征在于，上述调制数据指定装置是指定多个信号数据的装置，而上述地址移位装置是采用从上述信号数据临时存储器中读出的多个信号数据而使上述地址移位的装置。

8.如权利要求4所述的音源装置，其特征在于，上述多个发音通道是时分割通道。