CN1230273A - 一种音响合成器中的减少内存的混响模拟器 - Google Patents

Abstract

一个音频或音乐合成器包含一个混响模拟器,它与常规混响模拟器相比较具有一个大幅度缩减的易失性存储器,随机存取存储器,或缓存器的大小,所采取的措施是在音频信号施加到混响器上之前,对音频信号作十取一处理,然后对由混响器产生的音频信号作插值处理来复原采样频率。缓存区大小的大大缩减使得可能在低费用、节省空间和单片环境下使用混响器。

Description

一种音响合成器中的减少内存的混响模拟器

本发明所属技术领域

本发明涉及一种用于电子音乐设备中的波形表合成器。尤其是，本发明涉及使用作十取一和插值的滤波器减少内存容量的一种数字混响模拟器和操作方法。

与本发明相关的背景技术

合成器是一种通过产生电子波形，并且实时控制音响的各种参数来发出音响的电子音乐设备，这些音响参数包括频率、音色、振幅和持续时间。音响是由能生成预定波形的一个或多个振荡器产生的。

具有高级音乐演奏厅和观众厅的音乐场所的声学特性强烈地依赖于混响特性。合成器常常采用各种形式的特技效果合成出令人满意的音响。一种非常令人满意的特技效果是混响模拟。

最初的电子混响模拟器是采用传统模拟电路设计的。模拟混响器是如此难以设计，以致设计者通常依赖于使用机械装置(如弦和特殊的金属片)进行混响。

数字电路的发展极大地缓解了混响模拟器的制作所面临的困难。数字混响器非常灵活，它几乎能产生任何可以想象的混响形式。一个简单的数字混响器包括一个延迟元件，及一个用于混合延迟和非延迟音响信号的混合器，由此产生单个回波。在一个数字混响器中，将一部分延迟的输出信号反馈到延迟元件的输入，来模拟多重回波，即产生一串回波。一个回波的混响参数包括延迟持续时间和延迟与非延迟音响信号的相对振幅。

数字混响器的一个参数是反馈因子F，它表征反馈输入延迟元件的信号的强度。反馈因子F在0到1之间取值。反馈因子F愈大，则可闻回波的序列就愈长。数字混响器优于模拟混响器之处在于：信号保真度在信号多次通过延迟元件过程中不受损失，这使得反馈因子F可以尽可能地接近于1，而不会产生超过全反馈的局部振幅响应峰而引起振荡。

可是，即使采用无可挑剔的延迟线，一个等间隔的回波序列不能形成一个演奏厅型的交混回响。在一个演奏厅中听到的交混回响，产生于回波振幅随时间的呈反指数衰减这种常见的物理过程。回波信号振幅的衰减率通常以回波振幅的一个60dB衰减的倍数表示，60dB的水平接近混响信号不能被听见的程度。典型的演奏厅的混响计时范围大约从1.5到3.0秒。

一个混响过程还由回波密度参数表征。由单延迟线构成的混响器具有回波密度低，并且为常数的缺点，其值约为0.03回波/毫秒。相比之下，一个演奏厅的混响的特点是，回波密度迅速增大至不能区分各个回波。模拟混响品质的一种衡量是，初始信号与回波密度达到1回波/毫秒时的时间之间的间隔。一个品质优良的混响器在大约100毫秒后达到此回波密度。为了避免一种远距离音响感，应该在原始信号和首个回波间插入一个10毫秒至20毫秒的延迟。

混响过程自然具有一种周期性起伏的非均匀振幅响应，其周期等于延迟时间的倒数。一个高品质演奏厅混响的非均匀振幅响应由密集间隔的、不规则的、及高度和深度平缓的波峰和波谷构成。通常，演奏厅混响在每赫兹单位的音频带宽内含有若干个波峰和波谷，并且波峰与波谷的典型差值约为12dB。对于一个小共鸣室，由于其反射面之间的有限距离限制了跨越大量平缓音频波长的谐振模式的产生，故而合成的音响具有高回波密度和低谐振密度。通过在一个反馈延迟混响器中使用长延时，可实现高谐振密度和低回波密度的逆转状态，它产生一个与典型的混响声音异样的音响。

通过记录某个特定演奏厅的回波脉冲响应，及对于被混响的声音运用横向滤波技术，可以准确地重现该演奏厅的优质混响。2秒的典型混响时间要求使用50K至100K采样长的滤波器，要在集成电路中实现这样的大小显然是不实际的。可是，只要电路稳定并且不振荡，由延迟元件、相加器和乘法器构成的多种电路均能产生混响回波。

一种优质的演奏厅混响模拟器的实用化集成电路的构成，包括若干个延时长度不相等的延迟元件。多重延迟长度值，例如单个延迟线中的分接头位置的布置，决定了模拟器的音响质量。将分接头以近似指数分布并且按质数位置进行放置，就能合成非常令人满意的音响。混响延迟线的这种结构导致回波振幅的最大增长率。

采用例如波形表音频合成这样的合成方法的高品质的音响重现，只有在一包含大量的存储器(通常大于1兆字节)、并且常常有一个以上的集成电路芯片的系统中才能达到。这种高品质的波形表合成系统在消费型电子产品、消费型多媒体计算机系统、游戏机、便宜的音乐设备和音乐设备数字接口(MIDI)音响模块领域成本过高。

使用混响模拟器来大大改善由合成器生成的音响的质量，实质上增加了易失存储器或缓冲存储器的容量。例如，产生44.1千赫兹(KHz)的16位数字音频流的一个合成器，所使用的延迟缓冲器的容量约为32千字节(Kbytes)，此容量远远超过在便宜及单片环境中实现所能承受的。

人们所需要的是，大幅度地减缩混响模拟器中的存储器容量及计算负荷、减少开支，并且同时获得出色的音响保真度。

依据本发明，音响即音乐合成器包括一个混响模拟器，它在向混响器加入音频信号之前先对音频信号作十取一处理，然后对混响器产生的音频信号作插值处理以恢复采样频率。与传统的混响模拟器相比，本发明混响模拟器极大地缩减了易失性存储器、随机存取存储器(RAM)、及缓冲存储器的大小。缓冲存储器存储容量的大幅度减小使得混响器能用于便宜的、缩减尺寸的、单芯片的环境中。

依据本发明的一个方案，一种在音频信号通道的一个音频信号中产生混响效果的方法包括步骤：对音频信号通道中的音频信号作十取一处理以形成一种具有缩减采样率的音频信号，和在音频信号通道中插入延迟以形成一种具有缩减采样率的音频信号及一种具有相对延迟的缩减采样率的音频信号。该方法进一步包括，累加此相对延迟的音频信号及音频信号以形成具有缩减采样率的多重回波音频信号的步骤。随后，对多重回波音频信号作插值处理来将采样率恢复到采样步骤之前的采样率。

依据本发明的另一个方案，音频合成器包括一个用于携带音频信号的音频信号通道，和一个连接于音频信号通道、通过十取一因数减少音频信号的有效采样率的十取一器。为了生成一个音频信号和一个相对延迟的音频信号，音频合成器还包括有音频信号通道中的与此十取一器连接的存储单元的延迟线。延迟线包含许多依赖于采样因数缩减的存储单元。音频合成器包含一个与音频信号通道中的延迟线相连接的累加器，音频合成器还包括一个与累加器连接的插值器，用于累加相对延迟音频信号和音频信号，以形成一个具有缩减的有效采样率的多重回波音频信号。用于对多重回波音频信号作插值处理，以便将采样率恢复到十取一器之前的音频信号采样率。

通过所述混响模拟器和其操作方法可以获得许多收益。一个基本的收益是，在获得出色的音响保真度的同时，易失性存储器、临时存储器、缓冲存储器或随机存取存储器的存储容量得到了大幅度缩减。大幅度缩减临时存储器容量，允许在便宜的或单个集成电路芯片的应用和环境中实现混响模拟功能。缩减只读存储器(ROM)和随机存取存储器存储容量和数据通道宽度导致整个电路使用较小元件，并且使整个电路尺寸减小。在某些方案中，为了益于节省功率改进信号保真度，采用更低的采样率。

附图的简要说明

被认为是新颖的所述方案的特性将在所附的权利要求中特别陈述。可是，本发明关系到结构和操作方法的方案，可以通过参照下列的附图和说明得到最好理解。在不同附图中的使用相同的引用符号表示相似的或完全相同的项。

图1是依据本发明所例举的一个混响处理电路的构成组件的示意框图。

图2A和2B是示意框图，它依据本发明的一种方案，例举了一种波形表合成器方案的两个高层框图。

图3是一个流程图，例举了用于子带声频采样编码方法的一种方案。

图4是一曲线图表明用于图3所例举的方法中的适当的采样生成低通滤波器的频率响应。

图5是一个电路示意框图，它例举了一种用作低通循环强制滤波器的梳状滤波器的方案。

图6是显示选择因数α的典型随时间修正的曲线图。

图7是一个示意框图，它显示一个音乐设备数字接口编译器与图1所示的波形表合成器装置中的音调发生器及效果处理器的各种随机存取存储器和只读存储器结构的连接。

图8是一个例举了图1所示的波形表合成器装置中的音调发生器的示意框图。

图9是一个例举用于图8所示的音调发生器中的12分接头的适当插值滤波器的频率响应的曲线图。

图10是一个流程图，它例举图8所示的音调发生器中的采样接收器的操作例。

图11是一个示意框图，它显示了图8所示的音调发生器中的先进先出(FIFO)缓冲存储器构成。

图12是一个示意框图，例举了图1所示的波形表合成器装置中的效果处理器的一种方案。

图13是一个直观示意图，它表示了用在图12所述的效果处理器中的线性反馈移位寄存器(LFSR)的一种方案。

图14是一个状态-空间滤波器电路示意图，它用于图12所描述的效果处理器中。

图15是一个描述应用于音符(Note)信号的振幅包络函数的曲线图。

图16是一个示意框图，表示了一个频道效应状态机。

图17是一个示意框图，例举了一种和声处理电路的组件。

结合图16参照图1，其示意框图例举了混响状态机1510的各个组件。混响状态机1510使用一种混响深度音乐设备数字接口控制参数对送往混响处理器的频道采样的百分比进行确定。混响计算涉及对一个信号的低通滤波，和求取多个经滤波的信号与多个被递增延迟的、经滤波和被调制的此信号的拷贝的综合。混响状态机1510的输出被送往输出累加器(未示出)。以便与来自如图2A和图2B所示效果处理器108中的其它状态机的输出信号相加。

混响状态机1510是一种数字混响器，其混响效果是通过在信号通道中插入一个多重延迟、累加延迟和未延迟信号形成多重回声音频信号实现的。多重延迟由一个具有多抽头的延迟线存储器1702提供。在一说明性方案中，用一个先进先出缓冲存储器实现延迟线存储器1702，该缓冲存储器有805个具有14位字长的字。然而，许多适当的缓冲存储器长度和字长也适合于延迟线存储器1702。在一个方案中，延迟线存储器1702包含为确定非立体声混响的77、388、644、799字处的抽头。在其它方案中，抽头安置在其它合适的字位置处。在某些方案中，延迟抽头布置是程序控制的。抽头在77、388、644、799字处的延迟信号和延迟线存储器1702末端的延迟信号，被分别加给一阶低通滤波器1710、1712、1714、1716、和1718。在乘法器1720、1722、1724、1726和1728中，来自此一阶低通滤波器1710、1712、1714、1716、和1718的滤波和延迟信号，分别与各自的增益因数G1、G2、G3、G4、和G5相乘。在此说明性方案中，增益因数G1、G2、G3、G4、和G5是可编程的。

在加法器1730中，来自乘法器1720、1722、1724、和1726的延迟、滤波和倍增信号被累加，产生一非立体声混响结果。使用加法器1732，将位于乘法器1728输出端的延迟线存储器1702末端的滤波延迟信号加入到加法器1730输出端的非立体声混响结果，产生一个左频道混响信号。使用加法器1734，将位于乘法器1728输出端的延迟线存储器1702末端的滤波延迟信号从在加法器1730输出端的非立体声混响结果中减去，产生一个右频道混响信号。

将加法器1730生成的非立体声混响结果施加于乘法器1736，它能将非立体声混响结果与反馈因数F相乘。尽管反馈因数有其它合适的数值，在所述方案中，反馈因数F为1/4。在加法器1708中，由乘法器1736生成的结果被加到一个相应于混响状态机1510的输入信号的信号中，并且输入延迟线存储器1702中以形成混响状态机1510中的反馈通道。

为了缩减内存需求，混响状态机1510以4410赫兹运行。通过加法器1708被加到延迟线存储器1702的输入音频信号被作十取一处理从44.1KHz到4410Hz采样，并且在退出混响状态机1510后被作插值处理返回44.1KHz。效果处理器108的音频信号以44.1KHz输送，使用六阶低通滤波器1704滤波，使用十取一器1706以因数10进行十取一处理。六阶低通滤波器1704使用三个二阶无限脉冲响应(IIR)低通滤波器将音频信号滤波为2000Hz。在所述方案中，十取一器1710是一个实现简单的单极滤波器功能的一阶无限脉冲响应滤波器，它利用移位和加法操作而不是乘法操作来节省电路面积和操作时间。依靠使左频道的混响信号通过一个10倍插值器1740和一个六阶低通滤波器1742将混响后的音频信号恢复到44.1KHz，可产生一个44.1KHz的左频道混响信号。在所述方案中，10倍插值器1740与十取一器1706等同。右频道的混响信号通过一个10倍插值器1744和一个六阶低通滤波器1746可产生一个44.1KHz的右频道混响信号。

尽管为混响状态机1510例举了一个独特的电路方案，混响模拟器也可以采用其它的适当方案。尤其是，一种适当的混响状态机可以包括一个具有或多或少存储单元的延迟线存储器，并且各个别的存储单元可以拥有或大或小的位宽度。各种其它的滤波器也可以采用，例如用全通滤波器代替低通滤波器。延迟线存储器可设置有或多或少的抽头。而且，增益因子G可以为固定值或可编程的，并且可具有各种适当的位宽度。

在混响使用之前对音频信号作十取一处理非常有利于从根本上缩减混响状态机的内存需求。例如，在例举的方案中，延迟线存储器1702包括805个12位的存储单元，使整个存储容量约为1200字节。若不作十取一和插值，就要利用约为12,000字节的密度较低的随机存取存储器来实现混响模拟器功能，这是一远大于一低成本高功能性的或单芯片、高功能性的合成器应用中所可能的存储容量。

虽然所述混响状态机1510的十取一因子和插值因子取值为10，在各种不同方案中，混响状态机可以采用其它合适因数进行十取一和插值。

参照图2A和图2B，这两个示意框图例举了波形表合成器装置100的两个方案的高层框图，它从一个存储器取出所存的波形表数据，产生为演奏的多个声部的音乐信号。与通常的波形表合成器相比，波形表合成器装置100的存储器存储容量得到大幅度缩减。在一种说明性方案中，只读存储器的存储容量减至小于0.5兆字节(Mbyte)的量值，例如约为300千字节(Kbyte)，随机存取存储器的存储容量减至近似为1千字节(Kbyte)的量值；与此同时，使用此处披露的多重存储节省技术产生高质量音频信号。在所例举的方案中，波形表合成器装置100支持32种音。多数乐器的每个均与波形表合成器装置100产生的音相对应的音符，被分解成两个分量，即一个高频采样和一个低频采样。相应地，32个音中每个音的两个频率分量被实现为64种独立操作符。一个操作符是一单个的波形数据流，并且相应于一种音的一个频率分量。在某些情况中，使用多于两个频带的采样生成一个音符，从而使少于32个的分离音常常被加以处理。在其他情况中，单个频带信号已足以再生一个音符。

偶而，全部操作符演奏使用两个或更多操作符的音符，致使一个完全的32音不能得到支持。为了适应这种情况，应确定声音的最小贡献值，并且具有最小贡献的音在一条新的“音符启动”消息被要求时中断。

使用多重独立操作符还促进一种波形表合成器中的分层和定义衰减技术的实现。许多音和音响效果是多重简单音的合成。分层是一种使用处于同一时刻的几个波形进行组合的技术。当一个音分量用于多重音中时，节省了存储器内存。定义衰减是一种类似于分层的技术。使用两个或更多的振幅随时间变化的分量音能再生许多随时间变化的音。当某些音以某个特定分量音开始，并随时间变为另一个不同的分量音时，即发生交叉衰减。

波形表合成器装置100包括一个音乐设备数字接口编译器102，一个音调(Pitch)发生器104，一个采样只读存储器106，和一个效果处理器108。通常，音乐设备数字接口编译器102接收一个输入音乐设备数字接口串行数据流，分析此数据流，从采样只读存储器106中抽取相关消息，并且传送此相关消息到音调发生器104和效果处理器108中。

在一种方案中，如图2A所示，通过系统总线122从主处理器120中获取音乐设备数字接口串行数据流。典型的主处理器120是一种类似于Pentium^TM处理器或Pentium Pro^TM处理器的x86处理器。例如，典型的系统总线122是一个ISA总线。

在第二种方案中，如图2B所示，从类似于游戏机这种装置的键盘130上接收音乐设备数字接口串行数据流。

采样只读存储器106以音符的形式存储波形表音响消息采样，音符被编码为一个脉码调制(PCM)波形，并被分解为相互分离的频带，一个高频带和一个低频带。将一个音符分解为两个频带，被处理的操作符数加倍。然而，附加操作符引起的缺点超出了大幅度缩减存储器存储容量所带来的补偿，大幅度缩减存储容量是通过在低频带和高频带间采用适当选择的频率划分实现的。

由于对正确选取频分界限高频频谱成分接近常数，以致能由高频带信号的一单个周期采样能再现高频带，故为持续音响，大幅度缩减内存能实现。

随着高频分量的移开，低频带以较低采样率采样，而用较少内存存储一个低频带信号的长频谱展开。

对于打击音响，由于高频成分快速衰减或成为静态，因此一个高频带即使以高采样率采样，大幅度缩减内存也能实现。移开高频分量，在一个比高频采样时间长得多的采样期间，对低频带以较低采样率进行采样，来再生通过滤波一个静态波形及对波形加入滤波静态信号分量的方法是难以恢复的精细频谱变化。

无论采样是高频带分量或是低频带分量，存储在采样只读存储器106中的脉码调制波形，均以信号频谱成分所决定的最低可能采样率采样。在某些方案中，以最低可能采样率采样能大幅度缩减用于保持采样值的随机存取存储器、各种缓冲存储器、及先进先出缓冲存储器的存储容量，缩减数据通道宽度，并由此减小电路尺寸。随后为了将高频带和低频带成分恢复为统一的采样率，在处理前对采样进行插值。

音乐设备数字接口编译器102以31.25千波特(KBaud)的确定速率接收一个音乐设备数字接口串行数据流，转换串行数据为并行数据形式，并且将音乐设备数字接口并行数据分析成为音乐设备数字接口命令和数据。音乐设备数字接口编译器102从数据中分离音乐设备数字接口命令、解释音乐设备数字接口命令、将数据格式化为控制消息供音调发生器104和效果处理器108使用、在音乐设备数字接口编译器102与音调发生器104和效果处理器108的各种随机存取存储器和只读存储器构件之间传送数据和控制消息。音乐设备数字接口编译器102产生的控制消息包括供音调发生器104使用的音乐设备数字接口音符数、采样数、音调调谐、音调弯曲、和颤音深度。音乐设备数字接口编译器102产生的控制消息还包括供效果处理器108使用的频道音量、左调和右调、混响深度、以及和声深度。并且，音乐设备数字接口编译器102为合成处理协调预置控制消息。

通常，音调发生器104以与原始记录采样率相等的采样率从采样只读存储器106中提取采样。由于音调发生器104改变采样率，采用音调发生器104来实现颤音效果。音调发生器104还对供效果处理器108使用的采样进行插值处理。

尤其是，音调发生器104以所需的音乐设备数字接口音符数，及考虑音调调谐、颤音深度和音调弯曲效果而确定的采样率，从采样只读存储器106中读取原始采样值。为了同步效果处理器108使用的采样，音调发生器104通过将原始采样率插值到一个44.1KHz的常数采样率实现采样率转换。插值的采样被存储在音调发生器104和效果处理器108之间的一个缓冲存储器110中。

通常，效果处理器108将诸如时间变化滤波、包络产生、音量、音乐设备数字接口特殊转调、和声及混响的效果加入数据流，并且产生以常速率执行的操作符及频道专用数据控制。

效果处理器108接收经插值的采样并加以诸如音量、转调、和声和混响的效果同时由包络生成和滤波操作来改善声音产生质量。

参照图3，流程图例举关于某种实施方法的一个方案，即为了对包括持续音响、打击音响和其它音响在内的音响进行子带音采样编码，由一个样本编辑器定向执行。此方法涉及多步骤，包括一个第一级低通滤波步骤210、一个第二级低通滤波步骤220、一个高通滤波步骤230、一个可选择的低通循环强制滤波步骤240、一个低通循环步骤250、一个可选择的高通循环强制滤波步骤260、一个高通循环步骤270、一个分量十取一步骤280、及各种重现参数校准步骤290。

第一级低通滤波步骤210用于对高频带的采样率设置一个上限，从而确音调频信号重现的最大全保真度。由支持8位脉码调制数据，波形表合成器装置100保持最大频谱分量的50dB信噪特性。对于高频带采样率上限决定第一级低通滤波器的频率特征。

图4是一种合适的采样生成低通滤波器(未示出)的频率响应曲线图。在一个说明性方案中，用于产生采样的滤波器是2048抽头有限脉冲响应(FIR)滤波器，它通过将一个上升余弦窗口作用于一个正弦函数实现。由采样编辑器确定的截止频率(在所述例子中为5000Hz)生成一组由滤波程序存取的系数。在此例中，余弦窗口内的系数为0.42、-0.5、和+0.08。

第二级低通滤波器步骤220产生低频带信号，被编码组成声音的基本分量。第二级低通滤波器步骤220的截止频率的选择多少有些任意。选择较低的截止频率有利于生成一个采样较少的低频带信号，不利之处在于增加了对高频带信号编码的困难。较高的截止频率选择值有利于减少对高频带信号编码的困难，而缺点是节省的内存少。一种合适的技术是先选择一截止频率，它将衰减35dB以上的分量配置进高频带信号。为了产生一个具有常振幅的信号，在一个包络整形子步骤222中，第二级低通滤波器的输出经历一个可变增益阶段。

包络整形子步骤222涉及对一个人造包络压缩并用作于一个采样波形。如果对初始音振幅进行人工整形或平滑，随时间衰减音通常能作循环。如果重放时再产生原始衰减，包络的应用允许用一个未衰减的循环音近似一个衰减音。

第二级低通滤波步骤220的输出信号控制与初始信号振幅差不多大小的动态范围。对于以8位脉码调制格式编码的采样，量化噪声随着信号强度减弱变得有害了。为了保持相对于量化噪声的高信号强度，在假设信号衰减是伴随自然过程产生的、近似为指数衰减的前提下，包络整形子步骤222整形衰减信号。

包络整形子步骤222首先近似衰减信号包络224。20毫秒的窗口被检查，并且每个窗口被赋与一个包络值，用以表示该窗口的最大信号变化范围。随后，包络整形子步骤222使用范围在例如0.02到1.0间的指数值(相对于一个窗口起始处的信号)，寻找纯指数衰减226的最好近似。记录此最好指数拟合用于重现。然后，包络整形子步骤222用一个逆包络228处理声音采样，以构成一个近似平滑信号。此近似平滑信号以所记录的近似于初始波形的包络重现。

高通滤波器步骤230是对第二级低通滤波器步骤220的补充，并且使用相同的截止频率。信号的高通部分被放大以保持一个最大信号强度。

循环是一种波形表处理策略，以此策略只存储一个定音调的音波形的原始部分，而消除整个波形存储。多数的定音调音是时间上冗余的，定音调音的时域波形经一定时段后重复或近似重复。子带编码方法包括，涉及低通循环强制滤波步骤240、低通循环步骤250、可选择高通循环强制滤波步骤260、及高通循环步骤270的若干个循环步骤。

可选择的高通循环强制滤波步骤260最适合于对因细微改变声音而永远不能变为周期音的音进行编码，迫使声音信号成为周期性的。多数的打击音永远不能变为周期音。其它音也只有经过一个很长的时段后才变为周期音。低通循环强制滤波步骤240被应用于由第一低通滤波器步骤210、第二低通滤波器步骤220、及高通滤波器步骤230产生的采样波形。低通循环强制滤波步骤240被用于产生一个合适的近似周期波形，此波形经一个循环后再产生、而不敢引入可听见的、有害的人为杂音。

由于非调谐的高频谱成分，非周期波形通常具有一种无周期形式。高频成分比低频成分衰减更快，致使借助在一个相当长时间周期内的循环能逐渐促成一个波形循环。对于不同的乐器和音调，循环时间是变化的。在波形表合成方法中，各种波形的循环过程和特性得到充分了解。低通循环强制滤波步骤240使用一种具有随时间变化选择性的梳状滤波器，加速从非周期波形中去除非谐波频谱成分。在一个方案中，循环强制过程是人工控制的，此时如果选择性增长太快，梳状滤波器的操作会是可耳闻的。典型地，如果滤波周期选择为所需音调基频的整数倍，低通循环强制滤波运行最佳。根据促进波形循环、不引入有害的人为杂音的原则，选择系数。

图5是一个示意方框电路图，例举了作为低通循环强制滤波使用的梳状滤波器400的一种方案。循环概念与为测定信号重复周期所作的采样和分析有关。除信号采样和分析外，低通循环强制滤波还包括低通滤波。应用各种规则确定是否已找到一个周期。第一种规则是，周期是由波形上越过一个直流电平或零振幅电平的两个点限定的，并且两点的导数在一定近似范围内视为相等。第二种规则是，此周期或等于采样基频周期或为基频周期的整数倍。

梳状滤波器400有一个可变增益，并且被用作一个周期强制滤波器。梳状滤波器400包括一个延迟线402、一个反馈放大器404、一个输入放大器406、和一个加法器408。一个输入信号作用在输入放大器406的一个输入端。一个来自延迟线402的反馈信号作用于反馈放大器404的输入端。一个来自输入放大器406的放大输入信号和一个来自反馈放大器404的放大反馈信号分别作用于加法器408。延迟线402接收来自加法器408的放大输入信号与放大反馈信号的叠加信号。来自梳状滤波器400的输出信号是由加法器408输出的信号。反馈放大器404具有一个时变选择性因子α。输入放大器406具有一个时变选择性因子α-1。

梳状滤波器400有两个设计参数，以采样频率(44.1KHz)采样时的延迟线402尺寸N，及一个时变选择性因子α。具有代表性地，选择N或使得滤波的周期等于预期音符的基频周期，或使得滤波的周期为基频周期的整数倍。将选择性因子α随时间的变化模拟为一组线段。在图6中描述了选择性因子α，选择性因子α通常以零为初值并且逐渐增加。随着选择性因子α的增加，信号谐波含量的电平逐渐减小。选择性因子α的一个典型终值是0.9。

再参照图3，低通循环步骤250与一个传统的波形表采样产生过程一致。所有熟知的常规和传统的波形表采样产生方法可应用于低通循环步骤250。这些方法普遍使用如下步骤：采样一个声频信号，经过一个恰当采样时间周期进行循环采样以确定一个时域波形重复周期，在整个周期内保存采样。为了实现音调重构，当进行采样时，经一个完整循环周期保存的波形采样从存储器中重复读出、处理、演奏。

可选择的高通循环强制滤波步骤260类似于低通循环强制滤波步骤240，但在音频的高频分量执行操作。高通循环强制滤波步骤260作用于从高通滤波器步骤230产生的采样波形。高通循环强制滤波步骤260使用一种图5所示的具有随时间变化选择性的梳状滤波器400，加速从无周期波形中去除非谐波频谱成分。使用以采样频率采样时的延迟线402量值N和适合于高频带采样的时变选择性因子α操作梳状滤波器400。

除了在音频的高频分量执行操作外，高通循环步骤270类似于低通循环步骤250。高通循环步骤270作用于从高通循环强制滤波步骤260产生的采样波形。

分量十取一步骤280是采样生成的一个向下采样操作。因为以一个高采样率易于产生音频信号中重复频率结构，故在分量十取一步骤280之前，以原始音频信号采样率例如44.1Hz进行执行子带音采样编码步骤。为了节省采样只读存储器只读存储器106中的内存，分量十取一步骤280缩减采样率，产生包含具有缩减采样率的高频带波形和低频带波形的两个循环脉码调制波形，而其他则与低通循环步骤250和高通循环步骤270产生的循环信号相同。

为波形表合成器预备波形的，一个目标是将一个听不见的循环引入波形。如果在引入循环时波形中不插入突变、波形的一阶导数(斜率)是连续的、波形振幅接近常数的、循环量与音频基频的整数倍相等的，则循环是听不见的。当以原始音频信号采样率(例如44.1Hz)对波形进行过量采样时，满足上述要求的波形最易于找到。分量十取一步骤280被用来生成一波形就象是分别由低通循环步250和高通循环步骤270产生的低频带和高频带循环采样，而同时大幅度缩减用于存储采样的内存容量。

分量十取一步骤280包括若干子步骤：确定十取一比282、十取一时产生一个整数循环量的音调移位284、产生整数循环结束点的插入零286、十取一288、和计算虚拟采样率289。确定十取一比步骤282包括基于如图9所示的插值滤波器的操作特性的十取一选择。用来确定十取一的过渡带802的低频边界为0.4fs。十取一比由初始滤波步限定，并且当使用插值滤波器时，滤波频率选择为有效。

采用音调移位和插值节省内存，因为一个乐器音质(音色)不会随音调的小变化剧烈改变。相应地，当以一个微小差别采样率再生音调时，采用音调移位和插值允许用所记录的波形代替类似于原始音音调的音调。尽管音调移位产生诸如一个高调颤音这样的能听见的人为杂音，移位和插值对于小音调移位是有效的。

音调移位步骤284用立方插值移位音调，产生一个基于十取一的整数循环量值。在一个所述方案中采用音调移位284，因为此示范的波形表合成器装置100只支持整数循环量值。波形表合成器的其它方案不受限于整数循环量值，故省略音调移位步骤284。在一个例子中，一个具有44.1KHz的采样率的37个采样长度的循环以十取一比4进行十取一处理，得到的循环长度值为9.25。所述的波形表合成器装置100不支持此非整数循环长度。因此，采用立方插值由音调移位步骤284以一个因子1.027777作音调移位波形的频率，产生一个以44.1KHz采样的、具有以36个采样作为一个周期的新波形。

如果被处理的波形的循环点不能被十取一比整除，使用插零286步骤。将零值加入采样波形的起始处，充分移动波形使得循环点能由十取一比整分。

十取一步骤288，由波形中废弃采样产生一个具有缩减采样率的新波形。废弃采样数由确定十取一比步骤282中所确定的十取一比确定。例如，从插零步骤286得到一个36采样波形以4十取一比进行十取一，使每4个采样中的第四个采样被保留，并且其它采样被丢弃。

一个虚拟采样率计算步骤289用于调整虚拟采样率，以使一被再生信号能再现原始采样信号的音调。做此计算是为了适应音调移位步骤284带来的频率变化。例如，如果一个原始音符具有1191.89Hz的频率，并且以1.027777调节产生一个循环量值36，以音符频率被移位到1225Hz。当一个具有11025Hz采样率的再生的波形以循环量值9重放时，声音的音调为1225Hz。为了重现1191.89Hz的原始声音频率，再生波形的虚拟采样频率以1.027777进行下调，以致新波形具有一个10727Hz的虚拟采样率和一个循环量值9，产生一个1191.89Hz音调的声音。

按照需要或为了节省内存，各种的重现构参数调整290步骤可选择地用于逐个音调地改进采样。当应用于持续音响或冲击音响时，可变采样率的波形表合成技术使用认真选择的各种执行参数，使特音调响信号获得高音质。这些执行参数包括分隔频率、滤波器频率、采样期间隔等等。

例如，如果手动使用可变滤波，一个波形将偶而产生一个改善的再生音符。在另一个例子中，如果单个采样被一个采样中的多个频带、甚至多个乐器分享，可以节省内存。一个波形共享的特殊例证存在于一个普通音乐设备数字接口技术说明中，在其中确定了四个钢琴，包括一个音响宏大的钢琴。由所有四个钢琴产生的一个波形，与每个钢琴通过一个或多个重现参数的改变所产生的一个不同音响相同。

在另一个实施例中，有二个参数控制时变滤波器的初始滤波截止频率。一个参数根据音符的力度减小滤波截止频率，重放的音越柔和，初始截止频率就越低。第二个参数根据一个音符的音调移位量调节初始截止频率，当一个音符向上作音调移位，截止频率降低，向下音调移位产生一个较强的谐波成分。调节第二个参数促进平滑音色过渡通过分音。

参照图7，一个示意框图示出了音乐设备数字接口编译器102与各种音调发生器104和效果处理器108的随机存取存储器和只读存储器结构的连接。音乐设备数字接口编译器102直接与一个音乐设备数字接口编译器只读存储器602连接，并且通过一个音乐设备数字接口编译器随机存取存储器机606与一个音乐设备数字接口编译器随机存取存储器604相连接。音乐设备数字接口编译器随机存取存储器机606，通过一个先进先出存储器610和一个音调发生器数据机612向音调发生器随机存取存储器608提供数据。音乐设备数字接口解释机随机存取存储器机606和音调发生器数据机612，是控制效果处理的典型的操作符或状态机。音乐设备数字接口编译器随机存取存储器机606通过先进先出存储器616和效果处理器数据机618向效果处理器随机存取存储器614提供数据。音乐设备数字接口编译器随机存取存储器机606通过先进先出存储器620和效果处理数据机618，从效果处理器随机存取存储器614接收数据。

音乐设备数字接口编译器只读存储器602提供消息，用于音乐设备数字接口编译器102响应“音符启动”命令的发出解释音乐设备数字接口命令和数据格式。音乐设备数字接口编译器只读存储器602包括乐器消息、音符消息、操作符消息、及一个音量/表达查找表。

乐器消息是针对特定乐器的。在音乐设备数字接口编译器只读存储器602的乐器消息部分中，给波形表合成器装置100支持的每个乐器分配一个入口，并且对其进行编码。一个乐器的乐器消息包括：(1)多重采样的总的或最大采样数；(2)和声深度缺省值；(3)混响度缺省值；(4)左/右调缺省：及(5)音符消息指针。多重采样数为音乐设备向音乐设备数字接口编译器102提供可行的多重采样数。和声度缺省为效果处理器108的处理操作指定一个为音乐设备生成的和声缺省量。混响度缺省为效果处理器108的处理操作指定一个为音乐设备生成的混响缺省量。左/右缺省指定一个缺省扫调位置，普遍用于打击音乐设备。音符消息的指针指向音符消息中的第一入口，对应于一个音乐设备的多重采样。多重采样数参数确定了与一台音乐设备相关的第一入口后面的其它入口。

音符消息包含特定于每个多重采样音符的消息，它包括：(1)一个最大音调；(2)一个自然音调；(3)一个操作符数；(4)一个包络量度标志；(5)一个操作符只读存储器(D只读存储器)/效果只读存储器(E只读存储器)指针；及(6)一个时变滤波操作符参数(F只读存储器)指针。最大音调对应于最大音乐设备数字接口关键值、音乐设备数字接口“音调启动”命令的一部分，为实现最大音调采用特殊多重采样。自然音调是一个音乐设备数字接口的关键值，根据此值记录存储的采样样品。一个音符的音调移位根据要求的音乐设备数字接口关键值与自然音调值的差值确定。操作符数决定了组合形成一个音符的个别操作符或采样的个数。包络量度因子控制，是否用一个包络状态机(未示出)标定随音调变化的包络时间常数。通常，包络状态机根据音乐设备数字接口关键值相对于某个音的自然音调值的改变，标定包络的时间参数。O只读存储器/E只读存储器指针指向一个音符的第一操作符器只读存储器入口，它与随后的由操作符数决定的入口序列组合，完成整个音符。O只读存储器/E只读存储器指针还指向一个操作符的包络参数。F只读存储器指针指向与此音符相关的一个滤波消息只读存储器(未示出)中的结构。

操作符消息包含用于产生多重采样的特定于个别操作符和采样的消息。操作符消息参数包括：(1)一个采样地址只读存储器指针；(2)一个自然采样率；(3)一个四分一音调移位标志；及(4)一个音调颤音符消息只读存储器指针。采样地址只读存储器指针指向一个采样地址只读存储器(未示出)中的一个地址，采样地址只读存储器包含与被存储的采样有关的地址，这些地址包括：起始地址、终止地址和循环数。自然采样率代表所存储采样的原始采样率。自然采样率用于计算在收到“音符启动”命令时的音调移位变化。四分之一音调移位标志指定音调移位值是以半音还是四分之一的半音计算。音调颤音符消息只读存储器指针是进入音乐设备数字接口编译器只读存储器602的音调颤音符消息的指针，它为操作符提供音调颤音参数。

音量/表达式查找表包含用于音乐设备数字接口编译器102的，便于频道音量和频道表示控制的数据。

音乐设备数字接口编译器随机存取存储器604为内部通信先进先出存储器，存储与内部操作符和临时存储器有关的消息。音乐设备数字接口编译器随机存取存储器604包括一个频道消息存储器，一个操作符消息存储器，一个音调发生器先进先出存储器，及一个效果处理器先进先出存储器。

频道消息存储器分配给音乐设备数字接口编译器102，用于存储与特定音乐设备数字接口频道有关的消息。例如，在一个16频道波形表合成器装置100中，频道消息存储器包括16个元件，一个元件对应一个频道。频道消息存储元件存储若干参数，它包括：将一个乐器分配给一个特定音乐设备数字接口频道的频道乐器配置参数；由音乐设备数字接口频道压命令指定的用于改变由包络发生器加载在某个音符上的颤音量值的频道压值；由音乐设备数字接口音调弯曲改变命令指定在相位增量计算中供音调发生器104使用的音调弯曲值；及决定允许的音调弯曲值边界范围的音调弯曲敏感度。频道消息存储元件存储的参数还包括精细调谐值和粗糙调谐值，在音调发生器104的相位增量计算中用来调谐-音符；由一个扫调操作符改变命令指定的供效果发生器108的扫调发生器使用的扫调值；供音调发生器104用来控制引入频道的颤音大小的调制值。频道消息存储元件存储参数还包括：由频道音量操作符改变命令指定的设定效果处理器108的音量发生器中的音量的频道音量值；按频道表示控制改变命令控制频道的音量的频道表达值。

控制符消息存储器被分配到音乐设备数字接口编译器102供存储与控制符相关的消息。控制符消息存储元件存储的参数包括一个乐器赋值，它确定了对操作符的当前乐器分配，一个现用操作符标识标明在收到“音符启动”命令时，操作符是否被用于一个新的音符；操作符断开标识标明对于一特定的音符操作符分配是否产生“音符退出”命令。乐器赋值由音乐设备数字接口编译器102使用来决定哪一个操作符在接收到一指定一已在演奏的音符的“音符启动”命令后由同一音乐设备数字接口频道上同一乐器终止。控制符退出标志由音乐设备数字接口编译器102使用决定操作符终止是否搁置以便能适应一新“音符启动”命令。操作符消息存储器还存储下列参数，包括：一个音乐设备数字接口频道参数对音乐设备数字接口频道指定一个操作符、多个与给定音符有关的操作符、一个保持标志用于指定操作符演奏所使用的频道接收“保持控制符”(Sustain Controller)命令。保持标志被用于保持包络状态机处于包络的衰减状态，直到保持被解除或操作符衰减到无振幅。操作符消息存储元件也存储一个延音标志指定操作符正演奏的频道接收“延音操作符”命令，音符消息存储指针、操作符消息存储指针。延音标志标示一个现存运行中的操作符不被“音符退出”命令终止直到接收到“延音断”(Sostenuto Off)命令。音符消息存储指针为指定的音符消息指明音符存储器。操作符消息存储指针为指定音符消息指明操作符存储。

用于将数据消息从音乐设备数字接口编译器102传输到音调发生器104的先进先出存储器610是一个暂存缓冲寄存器，包括一个或多个元件用于存储消息，并收集用于音调发生器104的完整消息。此完整消息包括：一个消息类型区域、一个用于确定操作符是被分配还是被空置的应用中操作符、一个用于确定哪一个操作符被新数据更新的操作符号、一个用于表明操作符的音乐设备数字接口频道分配的音乐设备数字接口频道号。有效消息类型包括：一个更新操作符消息类型，用于更新操作符消息与任何操作符数据变化相应；一个调制机构变换类型和一个音调弯曲变换类型——它们与影响调制机构值和音调弯曲值相对应、和所有的声音断类型。消息还包括音调移位消息、音调颤音选择指针、采样收集器选择指针、操作符原始采样指定、调制机构变换参数。采样率指定用于在采样收集器706(示于图8中)中计算新的音调颤音率和相位增量函数值。调制机构变换被用于与调制机构操作符转换命令对应地为采样收集器计算相位增量函数值。

用于将数据消息从音乐设备数字接口编译器102传输到效果处理器108的先进先出存储器616是一个暂时缓冲寄存器，包括一个或多个元件，它们用于存储消息并收集用于效果处理器108的完整消息。完整消息包括：一个消息类型区域、一个确定操作符是否被定位或无效的应用中操作符位、一个包络标定位用于确定包络状态机是否对指定的操作符根据音调移位标定时间参数，一个操作符号用于确定哪一个操作符来接收消息、一个音乐设备数字接口频道号指定操作符的音乐设备数字接口频道分配、一个操作符标志用于确定是否产生一音符退出或其它终止给定操作符的命令。有效消息类型包括：频道音量、扫调变换、混响度变换、和声度变换、保持变换、延音变换、节目变化、音符启动、音符退出、音调更新、复位全部操作符、挪用操作符、全部音符退出、全部音退出消息。消息还包括用于包络状态机的音调移位消息处理包络标定，一个“音符启动速度”，当消息类型要求一个由包络状态机使用的新操作符地址分配时，用于计算振幅最大值，当消息类型是一新音乐设备数字接口扫调操作符变化命令时的扫调值。消息进一步包括：当接收到一新音乐设备数字接口频道音量命令时的频道音量消息、当接收到一个新的音乐设备数字接口和声度命令时的和声度消息、当接收到一个新的音乐设备数字接口混响命令时的混响度消息。消息中的附加消息包括由滤波状态机(未示出)使用的对滤波消息和由包络状态机使用的对包络消息的指针。

先进先出存储器620是一个用于确定“操作挪用”条件的寄存器。在每一帧中，效果处理器108确定对全部声音的最小作用者并将最小作用者号通过先进先出存储器620传送到音乐设备数字接口编译器102。当所有的操作符被分配时如果接收到一新“音符启动”命令，音乐设备数字接口编译器102就在需要时挪用一操作符或多帧中的多个操作符来分配一个新的音符。当音乐设备数字接口编译器102挪用一操作符时，通过先进先出存储器616传送一消息通知效果处理器这一情况。

在不同的方案中，效果处理器108通过对一个或多个参数包括：音符的音量、操作符的包络、与其它操作符增益相比较的一个操作符的相对增益、相对于其它乐器或声音的某乐器的音量和一操作符表达式。这个表达式可与音符音量相配，但与音符的动态特性比静态特性更相关，包括音调颤音。在一种方案中，效果处理器108通过监视音符音量，操作符的包络，和与其它操作符增益相比较的相对增益来估价一音符的作用。效果处理器108估算64个操作符对采样频率每一周期的作用并将作用值通过写入先进先出存储器620传输到音乐设备数字接口编译器102。音乐设备数字接口编译器102终止取小作用的操作符并激活一个新的操作符。

关于图8，示意方框图例举了一个音调发生器104，它确定从采样只读存储器读取，处理并传送到效果处理器108的原始采样的速率。在一个例子中，每一个44.1KHz帧中，输出数据率是64个采样，每一个操作符一个采样。对应于64个操作符的64个采样实际上是被并列处理的。每一个声音音符启动常被编码成两个操作符，一个高频带操作符和一个低频带操作符，它们被同时处理，以使实际上两个波形表机独立地、同时地处理两个采样。

音调发生器104包括三个基本计算机：一个音调颤音状态机702，一个采样收集器704，及一个采样率转换器706。音调颤音状态机702和音调发生器数据机612是互连接的，并且相互地传送控制消息和数据。如果选择音调颤音，音调颤音状态机702在从采样只读存储器106读取原始采样之前，以小量修正音调相位。音调颤音状态机702也通过音调发生器只读存储器数据机708从音调发生器只读存储器707中接收数据。音调发生器数据机612和音调发生器只读存储器数据机708是用于控制数据存储访问的控制器或状态机。

采样收集器704和音调发生器数据机612是互连接的，用于交换数据和控制信号，采样收集器704从采样只读存储器106中接收原始采样数据，并且从音调发生器只读存储器707中接收数据。采样收集器704通过先进先出存储器710向采样率转换器706传送数据。采样收集器704从音调发生器随机存取存储器608中读取当前采样只读存储器地址，以此后讨论的方式加入一个由颤音状态机702确定的修正相位增量值，并且确定是否读取一个新的采样。该决定是根据相位增量的相加结果作出的。如果相位增量相加引起地址整数部分增加，采样收集器704读取下一个采样并且将该采样写入音调发生器先进先出存储器710的一个适当先进先出存储器，例如对于一个12先进先出的保持前面11个采样和此最新采样。

采样率转换器706插值从采样只读存储器106获得的脉码调制波形数据。存储的脉码调制波形以最低可能采样率采样，依赖于采样的频率成分，是包含低还是高频成分。常规线性插值技术不能恰当地再生信号。为了根本改变语音信号的重组，采样率转换器706执行一个12接头插值滤波，它以采样比256过量采样。图9是一个曲线图，例举一个适当的12-接头插值滤波器的频率响应。

采样率转换器706通过音调发生器先进先出存储器710与采样收集器704相连接，并且从一个采样率转换器滤波只读存储器712接收数据。采样率转换器706通过采样率转换器输出数据缓冲器714和效果处理数据机618向效果处理器随机存取存储器614传送数据。采样率转换器706每帧1次(例如，44.1KHz)读取音调发生器先进先出存储器710的每个先进先出存储器，并对音调发生器先进先出存储器710中的12个采样进行采样速率变换操作以便将采样插值到所指定的帧速率(在此例中为44.1KHz)。经插值的采样存贮进效果处理器随机存取存储器614供随后由效果处理器108处理。

颤音状态机702在音符被演奏时选择性地将颤音或音调变异效果加到此音符。音乐家经常在音调或强度上作很小的准周期性变化以增加一个乐音的丰富感。音调中的小变化称为颤音。强度中的小变化称为振音。某些乐器例如号，天然地包括有颤音。调制机构(未图示)也控制乐器的颤音深度。在此例举性实施方案中有二种型式颤音的实现。第一种型式颤音被实现作为一乐器的初始音调位移。颤音发生在音调经过多个周期稳定下来时。在一些实现中，导致颤音的音调位移被记录在被存储的采样。第二种型式的颤音利用存放在音调发生器只读存储器707的颤音部分的参数实现，它在一被选择的延迟之后开始产生音调变异。所引入的音调位移量、开始时间和结束时间均被存放在音调发生器只读存储器707的颤音部分中。在一些实施例中，控制将颤音加到自然采样音调时的速率的波形被存储在音乐设备数字接口编译器只读存储器602中颤音信息内的一颤音查找表中。

采样收集器704利用一个计算相增量值来增量采样只读存储器106的现有地址，并确定是否从只读存储器106上读取到新的样值并将它写入到音调发生器先进先出存储器710中。图10是说明采样收集器704操作过程的流程图。当一个新的帧面从902开始时，采样收集器704从音调发生器随机存取存储器608上读取采样地址标记(SAF)值904。采样地址标记值通知采样收集器704是否由于前帧面地址的增加而读取新的采样。如果采样地址标记值是零时，采样收集器704跳至第二处理阶段940。如果采样地址标记值不是零，则采样收集器704把现用地址用作对采样的指针从采样只读存储器106上读取下一个采样906并将采样写到音调发生器先进先出存储器710上。由于只读存储器/随机存取存储器带宽的限制，采样收集器704每一操作符每帧面最多只能移动两个采样。当采样移动后，采样地址的整数部分被增量到908，并写回到音调发生器随机存取存储器608上。

一旦采样移动，如果需要，采样收集器704增量采样只读存储器106中的地址910，并为下一帧面设置采样地址标记标志912。在颤音状态机702完成了对相位增量的调整并增加到现采样地址916后，从音调发生器随机存取存储器608读取操作符的相位增量。如果相位增量值使一个地址至少增加一个整数值时，则采样地址标记会有一个非零值而在下一帧面期内，一个新的采样从采样只读存储器106拷贝到音调发生器先进先出存储器710。此时，增加的整数地址并不被存储。在从采样只读存储器106移动采样到音调发生器先进先出存储器710后，采样收集器704在下一帧面期内增加地址的整数部分，并将新数值存回到音调发生器随机存取存储器608。

采样率转换器706为音调发生器先进先出存储器710中的各操作符接收数据；并对数据进行滤波操作达到将原始采样率转换成一规定的速率，如44.1KHz。对于每一时钟周期，采样率转换器706从音调发生器先进先出存储器710读取采样，从采样率转换滤波器只读存储器712读取滤波系数，并将样值与滤波系数相乘。乘积是被对音调发生器先进先出存储器710所有样值(例如：起始于先进先出地址的12个样值)进行累加。在采样率转换器706内，从累加器中(未示出)移走被累加的乘积传送到采样率转换器706的输出缓冲寄存器(未示出)中，且累加器被清零。采样率转换器706重复这个过程到所有的音调发生器先进先出存储器710(例如：64个先进先出存储器)被处理。

在一种方案中，滤波系数由一个操作符多相值确定。采样率转换滤波器只读存储器712被组织成一256组的12抽头滤波器系数。采样收集器704多相是一等于操作符采样地址分数部分的最高8位的8位值。操作符采样地址的小数部分有效的八位数相同，都是八位数。算子采样地址在采样率转换滤波器只读存储器712中被用作从256组滤波系数中选择一组滤波系数的指针。

音调发生器只读存储器707含有三个数据构成，包括一个采样地址只读存储器，一个音调颤音缺省参数存储器和一个音调颤音包络参数存储器。采样地址只读存储器存储采样地址作为存储在采样只读存储器106中的多采样，包括对某一特定多采样的第一原始采样的每一采样的起始地址单元，用于确定采样收集器704何时结束的原始采样的结束地址，和一循环减法计数，用于在采样循环处理期内从结束地址到起始地址的逆向计数。

音调颤音缺省参数存储器保持参数对应于音乐设备数字接口编译器随机存取存储器604中的每一操作符消息存储器。颤音缺省参数包括一个模式标记来标出颤音是被实现作为一种初始音调移动自然音调颤音，一个音程参数用作指示从操作符增加或减少的音调变化数。两种类型的音调颤音实现包括一个随时间变化的周期振动过程和音调斜坡或音调移动实现。音调颤音缺省参数包括起始时间，用于指示两类音调颤音何时颤音开始。音调颤音缺省参数还包括结束时间，用于指示随时间变化的周期音调颤音过程何时结束或包括一个速率值，在此速率下音调移动音调颤音实现中音调增加到自然音调。

音调颤音包络参数存储器保持包络线形状被调整采样收集器704的相位增量参数的音调颤音状态设备702所使用。

音调发生器随机存取存储器608是一个大组随机存取存储器包括音调颤音状态机消息和调制数值分别由音调颤音状态机702和采样收集器704所使用。音调颤音状态乐器消息包括对每一操作符增加采样地址值的相位增量参数，一个用于保持最近的相位增量参数的先前相位增量，一个用于保持初始相位增量增加到操作符来实现初始音调移动音调颤音的起始相位增量。音调颤音状态机信息还包括一个用于计算相位增量的原始采样率；一个用于为自然音调颤音实现确定最大相位增是的相深度；和一个音调移位半音和音调移位音程值，它们表示达到要求的关键数值的音调位移。音调颤音状态机消息进一步包括一个音调颤音状态参数，它存储64个操作符中每一个的音调颤音状态机702的当前状态；一个音调颤音计数，它存储为了表示音调颤音开始的起始时间的64个周期内的采样频率下的周期计数；和一个音调颤音增量参数，它保持一个增量函数值被加到每一帧的相位增量上。颤音状态机消息包括一个应用中操作符标志、一个指示生成数据操作的音乐设备数字接口通道的音乐设备数字接口通道识别符，指向颤音符消息和音乐设备数字接口编译器只读存储器602的采样收集器消息的指针。

调制值存放由音乐设备数字接口编译器102写入到音乐设备数字接口编译器随机存取存储器604的音调发生器先进先出存储器的通道调制值。

采样率转换器705包括一个随机存取存储器，音调发生器随机存取存储器608，它将为了在采样只读存储器106中寻址采样的当前采样地址存储到音调发生器先进先出存储器710上。采样率转换器随机存取存储器也包括一个多相参数以保持每一操作符的采样地址的分数部分。在每一个采样频率周期内和对每一个操作符，采样率转换器706都将多相值加到位于采样只读存储器106的整数地址上，对每一帧面增加相位增量值并在多相存储器中存储分数值。随机存取存储器同时拥有一个采样步进标志来保持由采样收集器704计算的采样地址和原始采样地址数值之间的差别。在随后的帧中，采样率转换器706读取采样步进标志，由它来确定由采样只读存储器106传送到音调发生器先进先出存储器710的采样数额。随机存取存储器中也包括一个先进先出地址以便将音调发生器先进先出存储器710中最新采样的地址通知采样率转换器706。

参照图11，它用示意方框图示出了音调发生器先进先出存储器710的结构。在所述方案中，音调发生器先进先出存储器710存有六十四个操作符中每一个的最近的和前十一个的采样值。音调发生器先进先出存储器710被组成为64个缓冲寄存器1002和1004，每一缓冲寄存器有12个8位字。采样率转换器706每一时钟周期读取一次先进先出字，读取768项完成一帧。在每一帧期内，采样收集器704将最多128个字写入音调发生器先进先出存储器710。据此，音调发生器先进先出存储器710具有两组地址解码器1006和1008，一个用于上半部分的缓冲寄存器1002和一个用于下半部分的缓冲寄存器1004。采样收集器704和采样率转换器706无论何时总是访问互不相同的缓冲寄存器1002和1004，因此，采样收集器704和采样率转换器706的缓冲寄存器访问被作成相互异相的。

在第一阶段运行期间，缓冲寄存器1002的和先进先出存储器0-31为了32操作符处理由采样收集器704写入。同样在第一阶段内，采样率转换器706从缓冲寄存器1004的先进先出存储器32-63上读出。在第二位阶段内，采样收集器704更新缓冲寄存器1004的先进先出存储器32-63，而采样率转换器706从缓冲寄存器1002的先进先出存储器0-31上读出。缓冲寄存器的访问是根据相位由多路传输输入地址的地址多路复用器1010和1012，以及按相位决定要通过采样率转换器706输出的输出编码器1014控制的。

再参照图8，采样率转换器输出数据缓冲寄存器714是一个随机存取存储器，它用于实现音调发生器104和效果处理器108同步。采样率转换器706以每帧采64样的速度将数据写入到采样率转换输出数据缓冲寄存器714。当每一数值要被处理时，效果处理器108就读入数值。效果处理器108和音调发生器104同时分别读写数值。采样率转换器输出数据缓冲寄存器714包含两个缓冲寄存器(未示出)，一个在一个帧面内由音调发生器104，并当下一个帧面开始时拷贝到第二个缓冲寄存器中。第二个缓冲寄存器由效果处理器108读出。依这种方式，对于一个完整帧来说，相对于效果处理器108和音调发生器104来说，数据保持不变。

关于图12，它用示意方框图示出了效果处理器108的一种方案。效果处理器108从采样率转换器708存取采样并将特效加入到由采样产生的音符。效果处理器108将许多类型的效果加到操作符采样上，包括对操作符采样的强化效果及执行音乐设备数字接口命令的效果。效果处理器108被描述成由两个主要部分组成，第一子部分1102用于处理音乐设备数字接口频道之间通用的处理效果，第二子部分1104用于处理单独音乐设备数字接口频道内产生的效果。第一子部分1102和第二子部分1104的效果都是根据操作符处理的。第一子部分1102和第二子部分1104是利用存储在效果处理器只读存储器1106上的数据处理效果的。

第一子部分1102根据操作符处理效果，因此所有效果每一帧都处理64次以管理一帧中每一个操作符。在音乐设备数字接口频道之间的通用的效果包括随机噪音的产生、包络的产生、相对增益和用于操作符增强的随时间变化滤波处理。第二子部分1104处理由多音乐设备数字接口频道产生的效果，包括：频道音量、左调和右调，和声和混响。第二子部分1104也是利用用于处理的十六音乐设备数字接口频道参数每帧64次处理效果。

第一子部分1102是用于处理效果的状态机，这些效果包括白噪声发生、随时间变化滤波处理和包络的产生。第一子部分1102噪声发生器是在随时间变化滤波器中完成的；当被起动时，在音符演奏期内产生随机白噪音。自噪音用于产生象海边一样的音响效果。在一种方案中，第一子部分1102噪音发生器是利用图示于图13中的线性反馈移位寄存器1200来实现的。线性反馈移位寄存器1200包含许多级联触发器。十二个级联触发器形成一个十二位的被初始化到初始值的随机数寄存器1202。级联触发器每一周期向右移动一次。线性反馈移位寄存器1200包含高位1204、一个14位的中间位寄存器1206、一个3-位低位的寄存器1208、一个第一“异”(EXOR)门1210、和一个第二“异”门1212。十二位的随机数寄存器1202包含有高位1204和中间位寄存器1206的最高位的十一位。第一异门1210在第一输入端接收14位中间位寄存器1206的最高位，在第二输入端接收高位1204，并产生逻辑异处理结果，该结果被传输到高位1204。第二异门1212在第一输入端接收3-位的低位寄存器1208的最高位，在第二输入端接收高位的1204，并产生一个逻辑异处理结果，该结果被传输到14-位中问位寄存器1202的最低位。

参照图14，在一种方案中，第一子部分1102随时间变化的滤波器的操作是通过利用一个状态-空间滤波器实现的。所述的状态-空间滤波器是一个通常被用作低通滤波器的二阶无限输入响应滤波器。在音符持续时间增加时，随时间变化滤波器被用来完成降低低通滤波器的截止频率。通常，音符保持的时间越长，它的响亮度丢失的就越多，这是由于高频音符消息与低频消息相比具有较少的能量且损耗较快的原因。

由于自然音在高频的衰减速度比低频的衰减速度快得多，所以随时间变化滤波器是很有益的。通过利用循环技术和人为确定波形电平产生的衰减音，能更逼真地以随时间逐渐降低的频率对音频信号进行滤波来再生。在保持有音质的变化时，最好在波形中较早地建立此循环。

第一子部分1102包络发生器对操作符产生一个包络。图15是说明应用于音符信号的对数标度说明振幅包络函数1400的图。振幅包络函数1400包括如下五个阶段：开始阶段1402、保持阶段1404、初始非自然衰减阶段1406、自然衰减阶段1408、和释放阶段1410。开始阶段1402时间很短，此期间振幅迅速由0电平增加到所要求的最高电平。保持阶段1404在开始阶段1402之后保持振幅在选定的短时间内稳定，当然这个期间可能是0。非自然衰减阶段1406在保持阶段1404之后用于消除记录在采样中的非自然增益。采样被以真实振幅记录并存储。非自然衰减阶段1406为演奏适当乐器将振幅降低到自然电平。自然衰减阶段1408在非自然衰减阶段1406之后，一般是振幅包络线函数1400五个阶段中时间最长的。在自然衰减阶段1408期内，音符振幅慢慢地象实际音乐信号那样递减。当第一子部分1102状态机接收到“音符退出”消息后进入到释放阶段迫使音符迅速终止，但以自然方式。在释放阶段1410期间，振幅迅速从当前电平减到0电平。

第一子部分1102包络发生器利用对音符定义的基本速度参数来确定包络的形式。一个较高的基本速度表示了一个较强击键，因此包络的振幅增加，而且所演奏的音符振幅较大。

所演奏音符的振幅主要依赖于第一子部分1102相对增益的作用。相对增益和其它操作符包络消息一起计算并存储在效果只读存储器(EROM)中。相对增益参数是对于组合形成一音符的其他操作符的一种乐器的相对音量，对一乐器的音符的相对音量和一操作符的相对音量的的组合。

第一子部分1102利用共享的相对增益放大器在一单状态机上完成许多多重基于操作符的处理操作。依此，完整的第一子部分1102状态机时间上共享公共放大器。

一旦第一子部分1102计算了操作符增益，第二子部分1104状态机对各个别的操作符输出信号进行频道特定效果处理，上频道特定效果处理包括：频道音量，左扫调/右扫调，和声与混响。于是，关于图16，第二子部分1104状态机包括频道音量状态机1502，扫调状态机(Pan state machine)1504，和声状态机1506、和声机1508，混响状态机1510，和混响机1512。

由于其余效果是利用相对音量参数并列计算的，所以频道音量状态机1502首先处理并存储频道音量参数。在一种方案中，频道音量只是利用乘以一音乐设备数字接口频道音量命令的线性范围内的相对值，按照下列公式计算：

满刻度衰减量(dB)＝40ln{(音量_值*表达式_值)/127^2}

此处缺省的表达式值高于127。

在音量确定之后的由频道音量状态机1502完成的第一效果是一种使用扫调状态机1504的扫调效果。音乐设备数字接口扫调命令决定了扫调左扫调量，余下的则决定扫调右扫调量。例如，在一个0到127的扫调内，数值64表示了一个中心扫调。数值127表示极近右扫调，数值0表示极近左扫调。在所述的一种方案中，左和右乘法器是通过读取查表数的平方根数值而不是读取原始数据来工作以保持幂次不变。用于“等幂”扫调标定的公式由下列公式说明：

左_标度＝((127-扫调_值)/127)^0.5，

右_标度＝(扫调_值/127)^0.5

实际的被乘数是从效果处理器只读存储器扫调常数根据扫调量读取的。左和右扫调值被计算并被传送到输出累加器。在旋律乐器频道中，扫调值(PAN-value)是一个确定值，这样将所接收到的数值代替这个在指定频道上所选择的乐器的缺省值。在打击频道中，扫调值则相关于每一个别的打击声的缺省值。

效果处理器108读取几组存储于效果处理器只读存储器1106上的缺省参数来处理效果。效果处理器只读存储器1106是一种用于频道音量状态机1502，扫调状态机1504，和声状态机1506，混响状态机1570的共用只读存储器。存储在效果处理器只读存储器1106上的缺省参数包括随时间变化滤波操作符参数(FROM)、包络发生器操作符参数(EROM)、包络标定参数、和声和混响常数、扫调被乘数常数、颤音包络形状常数，以及基本速度常数。

随时间变化滤波操作符参数(FROM)含有用于将更自然真实性加到乐器的音符的信息，一般通过增加或删除高频消息来达到。随时问变化操作符参数(EROM)包括：初始频率、频移值、滤波衰减、有效开始时间、衰减时间计数、初始速度滤波移位计数、音调移位滤波移位计数及一个Q值。初始频率确定滤波器的初始截止频率。频移值和滤波衰减控制频率截止减少率。有效开始时间决定音符成有效之后滤波状态机(未示出)等待开始时数据滤波的时间。衰减时间计数控制在恒定频率停止前滤波器继续衰减的时间。初始速度滤波移位计数(IVFSC)控制滤波器截止频率音符初始速率被调整的数量。在一种方案中，初始速度滤波移位计数(IVFSV)根据下列公式调整初始截止频率：

freq’＝freq-((127-速度)*2^IVFSC)

音调移位滤波移位计数(PSFSC)控制在音调初始移位基础上被调整的滤波截止频率的量值。在一种方案中，音调移位滤波移位计数(PSFSC)根据下列公式调整初始截止频率：

freq’＝freq-(音调移位*2^IVFSC)

Q移位参数确定滤波器截止锐度，并在计算最终输出信号之前被用于滤波计算中实现移位高通因数。

包络发生器操作符参数(EROM)决定每一操作保持在每一个包络状态下的时间长度，及此阶段的振幅增量函数。包络发生器操作符参数(EROM)包括：开始类型、开始增量、时间保持、颤音度、非自然衰减增量、非自然衰减时间计数、自然衰减增量、释放增量、操作符增益和噪音增益。开始类型决定了开始的类型。在一种方案中，开始类型从反曲线/双曲线开始、基本线性斜度开始和反向指数开始中选样。开始增量确定振幅开始增加的速率。时间保持确定了保持阶级1404的期间。颤音度确定了为产生颤音效果而加到一个包络上的调幅量。非自然衰减确定了在非自然衰减阶段1406期间包络振幅减少的数量。非自然衰减时间计数确定了非自然衰减阶段1406的期间。自然衰减增量在自然衰减阶段1408期间，包络振幅减少的数量。释放增量确定释放阶段1410期间包络衰减的速率。操作符增益确定了一个操作符相对于其它操作符的相对增益量。操作符增益被用于确定最大包络振幅值。噪音增益确定了加到操作符上的白噪量。

包络标定参数包括两个参数一个是时间因数，另一个是速率因数。时间因数和速率因数根据采样由原始采样时间作音调移动的数量，来调整存储的EROM参数。如果音调向下移动，则时间因数被定标来增加时间常数，同时速率标定降低衰减速率。相反地，如果音调向上移动，时间因数被定标来降低时间常数，财时速率标定提高衰减速率。

在音符持续期间，颤音包络形状常数被包络状态机(未示出)用来产生颤音。颤音包络形状常数包括许多形成颤音波形的常数。

基本速度常数被包络发生器用作最大振幅公式的一部分。此基本速度值指引向包络发生器的查找只读存储器来检索恒定被乘数。

效果处理器随机存取存储器614是一种高速随机存取存储器，它由效果处理器108使用，并包含随时间变化滤波参数、包络发生器参数、操作符控制参数、频道控制参数、混响缓冲器、和声随机存取存储器。随时间变化滤波参数包括：滤波器状态、截止频率、截止频率移位值、滤波时间计数、滤波器增量、音调位移半音参数、延迟D1、延迟D2、随时间变化滤波器只读存储器指针。滤波器状态对每一个操作符都保持状态机的当前状态。截止频率是滤波器的初始截止频率。截止频率位移值是用于指数衰减近似法中的指数。滤波时间计数控制滤波器修改数据的时间。滤波增量是应用于指数衰减近似法中，截止频率随时间改变值。音调移位半音参数是由原始采样转变为提供所要求音符的音调移位数量。延迟D1和延迟D2指定无限脉冲响应滤波器的第一和第二延迟元素。随时变化后滤波器只读存储器指针是操作符使用的随时间变化滤波只读存储器上的指针。

包络发生器参数由包络发生器状态态机使用，在包络的每一阶段为数据和计数时间计算振幅倍率。包络发生器参数随机存取存储器包括包络状态、包络移位值、包络增量、包络时间计数、包络乘数、最大包络振幅、开始类型和包络标定参数。包络状态表明用于每一操作符的包络状态机的当前状态。包络移位值含有用于包络振幅计算的当前移位值。包络增量含有当前包络衰减振幅增量，并在包络状态机改变状态被更新。包络数据每一帧时被读取来更新当前包络振幅值。包络时间计数倒计数至0的倒计数值，并在0值时，使包络状态机改变状态。包络时间计数在被写入状态机改变状态时，并在每一帧被读和写。包络时间计数每一采样频率期被64分的周期写入。包络帧计数每一帧被写入，但并不是每一帧都调整。包络乘法器保持含有与输入数据相乘产生包络的振幅值。当一个新的操作符被确定且由基本速度、开始类型、开始增是推算出时，就计算最大包络振幅。开始类型在新的操作符确定后由包络只读存储器拷贝到效果处理器随机存取存储器614。包络标定标志通知包络状态机时间和速率常数在从包络只读存储器拷贝到效果处理器随机存取存储器614期间有未被标定。

操作符控制参数是效果处理器108用来保持与每一操作符相关的用来处理操作符的数据。操作符控制参数包括应用中操作符标志，操作符退出标志，操作符退出延音(Sostenuto)标志、音乐设备数字接口频道号、主要速度、操作符增益、噪音增益、操作符振幅、混响度、扫调值、和声增益和包络发生器操作符参数(EROM)指针。应用中操作符标志确定操作符是否在发音。当对一操作符正产生的特定音符接收到一音符退出消息时设置操作符退出标志。当对一特定音乐设备数字接口频道，操作符为有效并接收到一延音启动命令，设置操作符退出延音标志。操作符退出延音标志使操作符进入持续状态直至接受到延音关命令。音乐设备数字接口频道号包含操作符的音乐设备数字接口频道。基本速度(KeyOn Velocity)是音符启动命令中一部分的速度值并被包络状态机使用实现对各种参数的控制。操作符增益是某操作符的相对增益，当收到音符启动消息并配置了操作符之后，操作符增益由音乐设备数字接口编译器102写入到效果处理器先进先出存储器。噪音增益与操作符有关，当收到音符启动消息并配置了操作符之后，它被音乐设备数字接口编译器102写入到效果处理器先进先出存储器。当操作符在通道中传输时，施加到操作符上的操作符振幅是衰减的。当混响发生器发生变化时，音乐设备数字接口编译器102将混响度写入到音调发生器先进先出存储器。当从音乐设备数字接口编译器102接收到消息时，扫调值(Pan value)被用来检索扫调常数(Pan Constant)并被写入到音调发生器先进先出存储器。扫调状态机1504利用扫调值来确定传输到左和右频道输出的输出信号的百分比。和声增益用来从只读存储器中检索和声常数。当产生使和声增益发生变化的消息时，和声增益被写入并被和声状态机1506读出每一帧面。包络发生器操作符参数(EROM)指针是被包络状态机指引到包络控制参数只读存储器中。

频道控制参数提供了针对用于效果处理器108的音乐设备数字接口频道的消息。频道控制参数包括：频道音量、保持标志和延音踏板标志(Sostenuto pedal flag)。当频道音量操作符发生变化时，音乐设备数字接口编译器102将频道号写入到音调发生器FIFD中。当持续踏板控制启动(Sustain pedal control on)命令被音乐设备数字接口编译器102接收到时，保持标志被设定。包络状态机读取保持标志并决定在“音符退出”消息出现时是否允许操作符进入到释放状态。当延音踏板操作符启动(Sostanuto pedal controlleron)命令被音乐设备数字接口编译器102收到时，延音踏板标志被设定。包络状态机读取延音踏板标志采决定在音符退出命令出现时是否允许操作符进入到释放状态。如果操作符退出延时标志(Operator off sostenuto flag)被设定，那么包络状态机就将操作符保持在自然衰减状态直到标志被复位。

参看和图16相配合的图17、图示方框示意说明了和声状态机1506的组成部分。扫调被确定和和声被处理。首先，对于每一个频道，根据和声度参数确定要作和声的操作符采样量。和声度参数通过音乐设备数字接口命令送出的，而倍率被用来确定传输到和声算法的信号的百分比。一旦确定了和声百分比，声频信号就被处理用于和声。和声状态机1506包括用于左频道的无限脉冲响应全通(all pass)滤波器1602和用于右频道的无限脉冲响应全通滤波器1604。无限脉冲响应全通滤波器1602和1604每一个都包括两个，各自以不同的低频振荡器运行的级联全通无限脉冲响应滤波器。由于低频振荡器(LFO)的截止频率被扫掠，因此，和声状态机1506操作来扩展音频信号的相位。这两个无限脉冲响应全通滤波器1602和1604每一个都包含两个无限脉冲响应滤波器。全部四个无限脉冲响应滤波器都具有被作时间扫频的截止频率，因此实际上所有时间这四个无限脉冲响应滤波器都具有不同的截止频率。

虽然本发明参考几个实施例作了说明，但应明白，这些实施例是说明性的和本发明的范围并不限于这些。对所说明的这些方案的许多变型、调整、增加和改进都是可能的。例如，一种方案中说明了一种系统，它利用多处理器系统包括奔腾(Pentium)主计算机和一个特殊的多媒体处理器。另一种方案中说了一种系统，它由键盘控制用于游戏机，便宜的音乐设备，音乐设备数字接口音响组件及类似设备。其它配置在声音发生器工艺中已周知，而合成装置可能被用于其它方案中。

Claims (34)

1.在音频信号通道上的音频信号中产生混响效果的方法，其特征是包括如下步骤：

对音频通道中音频信号作十取一处理以形成一个缩减采样率音频信号；

将延迟插入到音频信号通道中形成一个缩减采样率音频信号和一个相对延迟的缩减采样率音频信号；和

将相对延迟音频信号和音频信号累加形成一个多回波的具有缩减采样率的音频信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征还包括步骤：

对多回波音频信号作插值处理将采样率恢复到作十取一的步骤前的采样率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征还包括下列步骤：

将经插值的多回波音频信号滤波；和

将十取一的步骤前的音频信号滤波。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征还包括下列步骤：

将累加步骤之前的相对延迟音频信号滤波；和

在累加步骤之前，将经过滤波和延迟后的音频信号与增益因数相乘。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征还包括下列步骤：

将许多延迟插入到音频信号通道中形成许多延迟音频信号；和

将许多延迟音频信号累加形成多回波延迟音频信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征还包括下列步骤：

在采样作十取一的步骤之前，将音频信号滤波。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征还包括下列步骤：

在累加步骤之前，将许多延迟音频信号中的一些滤波；和

在累加步骤之前，将滤波和延迟的音频信号的一些与许多相应的增益因数相乘。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征还包括下列步骤：

将一未延迟的音频信号加到多回波延迟音频信号上产生一个第一频道多回波音频信号；和

从多回波延迟音频信号中去掉未延迟的音频信号产生一个第二频道多回波音频信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征还包括下列步骤：

内插第一频道多回波音频信号和第二频道多回波信号将采样率恢复到作十取一的步骤前的采样率；

对第一频道作内插的多回波音频信号和第二频道作内插的多回波音频信号进行滤波。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征是所述方法在波形表(Wavetable)合成器中完成。

11.完成权利要求1所述的方法的一种音频合成器。

12.一音频合成器，其特征在于包括：

传输音频信号的音频信号路径；

与音频信号路径相联的十取一器，用于按十取一因数降低音频信号的有效采样率；

与音频信号路径中的十取一器相联的存储元件延迟线，用来产生音频信号和相对延迟音频信号，该延迟线具有按十取一因数减少数量的存储元件；和

与音频信号路径中的延迟线相联的累加器，用于累加相对延迟的音频信号和音频信号形成一具有降低有效采样率的多回波音频信号。

13.根据权利要求12所述的音频合成器，其特征还包括：

与累加器相联的插值器，用于对多回波音频信号进行插值处理将采样率恢复到十取一前的采样率。

14.根据权利要求13所述的音频合成器，其特征是此音频合成器是一单个的集成电路芯片音频合成器。

15.根据权利要求13所述的音频合成器，其特征是此音频合成器是一低成本的减少缓存器大小的合成器。

16.根据权利要求13所述的音频合成器，其特征还包括：

第一滤波器与插值器相联，用于对经插值的多回波音频信号进行滤波；

第二滤波器与十取一器相联用于对输入到十取一器的音频信号进行滤波；

第三滤波器与累加器相联，用于对输入到累加器的相对延迟音频信号进行滤波；和

乘法器与第三滤波器相联用于将经滤波和延迟的音频信号与增益因数相乘。

17.根据权利要求12所述的音频合成器，其特征还包括：

在延迟线上有若干分接头，用于将若干个延迟插入到音频信号路径中以产生若干延迟音频信号；和

加法器与若干分接头相联用于将若干个延迟音频信号累加形成多回波延迟音频信号。

18.根据权利要求17所述的音频合成器，其特征还包括：

一输入滤波器，与十取一器相联用于对输入到十取一器的音频信号进行滤波；

若干个分接头滤波器与延迟线中若干分接头中的一些相联；

若干个乘法器与若干分接头滤波器中的一些相联用于将经滤波和延迟的一些音频信号与输入到加法器的相应的增益因素相乘。

19.根据权利要求18所述的音频合成器，其特征是所述加法器是第一个加法器，它包括：

一第二加法器，具有与第一加法器相联的第一输入端和与延迟线相联的第二输入端，用于将未延迟的音频信号与多回波延迟音频信号相加产生第一频道多回波音频信号；和

一减法器，具有与第一加法器相联的第一输入端和与延迟线相联的第二输入端，用于将未延迟音频信号从多回波延迟信号中减去产生第二频道多回波音频信号。

20.根据据权利要求19所述的音频合成器，其特征还包括：

一个插值器与累加器相联用于对多回波音频信号进行插值将采样速率恢复到十取一器前的采样速率。

21.根据权利要求12所述的音频合成器，其特征是此音频合成器是一个波形表合成器。

22.在音频信号路径的音频信号中产生混响效果的方法，其特征在于包括步骤：

对音频信号路径中音频信号进行十取一处理达到按十取一因数缩减的采样处；

在具有受采样因数约束的多个缓冲元件的延迟线缓存器中缓存经十取一处理的音频信号；

访问第一分接头处的经十取一处理的音频信号以存取一音频信号和访问第二分接头处的经十取一处理的音频信号以存取一经延迟的音频信号；和

将延迟音频信号和音频信号累加形成一多回波缩减速率音频信号。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征还包括步骤：

对多回波缩减速率音频信号进行插值以形成恢复速率的多回波音频信号。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征还包括如下步骤：

随插值步骤后对经插值处理的多回波音频信号进行滤波；

在十取一步骤之前对声频信号进行滤波；

在累加步骤之前对相对延迟音频信号进行滤波；和

在累加步骤之前将经滤波和延迟的音频信号乘以增益因数。

25.根据权利要求22所述的方法，其特征还包括下列步骤：

访问大量分接头上的经十取一处理的音频信号以存取大量的具有相应数量延迟的音频信号；和

累加大量的具有相应数量延迟的音频信号形成多回波延迟音频信号。

26.根据权利要求25所述的方法，其特征还包括下列步骤：

在作十取一步骤之前，对音频信号进行滤波；

在累加步骤之前，对具有相应数量延迟的大量音频信号中的一些进行滤波；和

在累加步骤之前，将具有相应数量延迟的大量经滤波的信号中的一些与相应大量的增益因数相乘。

27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于包括下列步骤：

将未延迟音频加到多回波延迟音频信号上产生一第一频道多回波音频信号；和

由多回波延迟音频信号减去未延迟音频信号产生一第二频道多回波音频信号。

28.根据权利要求27所述的方法，其特征还包括下列步骤：

对第一频道多回波音频信号和第二频道多回波音频信号进行插值到一已复原的采样率；和

对第一频道经插值的多回波音频信号和第二频道经插值的多回波音频信号进行滤波。

29.根据权利要求22所述的方法，其特征是所述方法在波形表合成器中完成。

30.用于完成权利要求22所述的方法的音频合成器。

31.一音频合成器包括：

一音频信号路径用于传输音频信号；

一与音频信号路径相联的十取一器用于按采样因数缩减音频信号的有效采样率；

一在音频信号路径中与十取一器相联的存储元件延迟线用于产生一音频信号和一相对延迟音频信号，此延迟线具有为十取一因数限定的多个存储元件；

许多与存储元件延迟线相联的分接头用于存取在选定的延迟线存储元件上的音频信号数据；和

一个与大量分接头相联的累加器用于将相对延迟音频信号和音频信号累加，以形成一个具有缩减有效采样率的多回波音频信号。

32.根据权利要求31所述的音频合成器，其特征还包括：

一与累加器相联的插值器用于对具有缩减有效采样率的多回波音频信号进行插值处理以形成一个复原速率多回波音频信号。

33.根据权利要求32所述的音频合成器，其特征还包括：

一与插值器相联的输出滤波器，用于对经插值的多回波音频信号进行滤波；

一与十取一器相联的输入滤波器，用于对音频信号滤波；

一与大量分接头相联的分接头滤波器，用于对选定的延迟线存储元件上的音频信号数据进行滤波；和

一与大量分接头相联的放大器，用于放大选定的延迟线存储元件上的音频信号数据。

34.根据权利要求31所述的音频合成器，其特征还包括：

一联接到累加器和延迟线上的加法器，将未延迟音频信号与多回波音频信号相加产生一个第一频道多回波音频信号；和

一与累加器和延迟线相联的减法器，用于由多回波音频信号减除延迟音频信号以产生第二频道多回波音频信号。

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