CN1230275A - 使用可变采样率近似的波形表合成器及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在波形表合成器中对音乐信号进行编码和再生的可变采样率近似技术。许多声音实质上包含一个大的能量的快速传递,然后是随时间衰减的振动,所以音乐音响的带宽要求随消逝的时间而变窄。采用可变采样率近似技术,音乐音响分为持续音响和打击音响。持续设备生成噪音激励,然后持续由该噪音激励产生的声音。而打击设备也是噪音源,当持续设备维持所有频率几乎相等时,打击设备产生高频快速衰减的音响信号。持续和冲击设备具有本质不同的波形特性,但是对于降低存储容量而言是类似的。采用一个可变采样率技术,开发利用持续音响和打击音响的声特征间的相似性,以及大幅度降低波形表合成器内存预算。

Description

使用可变采样率近似的波形表合成器及其方法
本发明所属技术领域
本发明涉及一种用于电子乐器的波形表合成器，尤其涉及一种使用可变采样率近似技术降低内存的波形表合成器及其方法。
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乐器，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。
目前已发展了多种类型的合成器。一种合成器是波形表合成器，它将脉码调制(PCM)格式的声音波形存储到存储器中，然后从存储器中读出存储的声音波形并且将之按定义的音响进行处理，以再现音响。声音波形相当大，并且波形表合成器通常支持对多种声音，包括多种乐器的音符的再现。因此波形表合成器的问题之一是需要大量的内存来存储和实现需要的声音库。由于电子设备的不断小型化，从而要求具有较小尺寸并能支持较高性能的要求成为急待解决的问题。
幸运的是，声音波形的性质有助于存储容量的降低，因为声音波形具有极大的重复性。为了节省存储容量，在从所记录的采样中精确地重构音响的同时，发展了多种策略来开发利用这种重复性。这些策略普遍涉及：识别波形中的重复结构、将被识别的重复结构的特征化，从所存储的波形中除去特征化的结构。一旦音响重构，特征化的结构合成为音响信号。通过减少相应设备的采样率节省了存储空间。某些设备不要求高采样率，所以，使用一个低频设备以低采样率有选择地重复对波形的采样，可以减少存储空间。
只有当一个系统包含大存储容量(通常一兆字节)的存储器、并且有一个以上的集成电路芯片时，采用波形表音频合成才能获得高品质的音响重现。但是，这种高品质的波形表合成系统在消费型电子学、消费型多媒体计算机系统、游戏机、便宜的乐器和音乐设备数字接口(MIDI)音响模块领域的价格过于昂贵。
因此，所需要的是一种可以大幅度地减缩存储器容量、减少开支，并且同时获得出色的音响保真度的波表合成器。
发明综述
依据本发明，一个可变采样率近似技术被用于波形表合成器中音乐信号的编码和重构。多数音响本质上包含一个大能量的快速传递，然后便是随时间衰减的振动，所以音乐音响的带宽要求随时间的流逝而变窄。
依据本发明的一个特性，音乐音响分为两类：即持续音响和打击音响。持续音响由持续设备产生，包括拉奏和吹奏(弦、铜管、和木管)的声音。持续音响从如一个振动簧片、振动口缘、或弓在弦上的滑动这样的噪声能量源中产生。持续设备使用噪声激励，然后持续由噪声激励产生的音响。弦被拉奏时可以产生持续音响，而弦被拨奏时产生打击音响。持续和冲击设备具有本质不同的波形特性，但是对于减小存储容量而言，其情况比较类似。一个冲击设备也是噪音源，当持续设备维持所有频率音响信号几乎相等时，产生高频快速衰减的音响信号。打击音响的高频成分比持续音响的高频成分更类似于噪声。打击音响的频谱组成通常不是调谐相关的，且其频率和振幅常常随着时间的消逝而衰落。
由于音响的本质特性，编码持续音响传统上使用大量的存储器内存，持续音响很缓慢地趋于稳定态，以致采样要经过一个长时间间隔获得。进而，大部分持续音响的高频部分很大，以致不得不对信号进行频繁采样。另外，在持续音响的初始阶跃部分，频谱包络很高阶，以致获得一个完整包络需要长的时间间隔。
依据本发明，采用一个可变采样率技术开发利用持续音响和打击音响的声特征间的相似性，从而大幅减少波形表合成器的内存。
依据本发明的一个实施例，通过以低采样率采样一个音乐信号来开发利用音乐信号的本质特性，然后，加入一个用高通滤波器和人造包络产生的音乐信号波形使高频成分重构。
依据本发明，波形表合成器通过某种技术的实施缩减了对波形表采样存储的要求。在此技术中，被编码的持续音响被分离为两个分离的频带，一个低频带和一个高频带。每个频带使用标准波形表方法产生。隔离频率，即两个频带之间的分隔点被选择，以致高频带的频谱分量接近恒定。高频带的单周期间隔采样按预定采样率采样并且被存储起来。对于波形表合成器而言低频带以一个比典型采样率低得多的预选采样率采样，以致可以使用较少的存储容量获得频谱的长范围展开。信号的频谱分量在回播一个被记录的组合波形时被重构，组合波形包括一个低频分量和一个定型高频带信号。通过低通滤波一个音乐信号并使用标准波形表合成器方法产生波形的低频分量，进而找出被低通滤波的音乐信号的稳定周期，并且记录到达和通过稳定周期的采样。高频带信号加到重构的信号上，作为持续音响的一个定型高频噪声发生器。
所述的波形表重构技术以增加计算负载为代价，大幅度地缩减波形表合成器的存储容量。因为需要计算两个频带，即高频带和低频带，而不是一个频带，所述波形表合成技术的计算负载近似为常规方法计算量的两倍。
在本发明的典型实施例中，高频带和低频带的计算是独立地和同时地使用两个波形表器处理的。一个单波形表机串行处理计算，缓冲寄存至少一个已处理信号，并且混合串行计算的信号。术语“机”通常指用于控制特定功能的控制器或状态机。
在本发明的典型实施例中，一个音响信号被分成两个分离的频率范围，一个高频区域和一个低频区域。在某些实施例中，波形表合成器将音响信号划分成多个分离的频率区域，并且依据所要实现的音频信号从多个区域中重新组合信号。
依据本发明的一个特性，为存储和实现打击音响，采用了一种可变采样率波形表合成器技术缩减波形表采样存储器容量。一个音响信号被划分成两个分离的频带，包括一个高频带和一个低频带。每个频带信号使用标准波形表方法编码。对于一个选定的短间隔，以高采样率对高频带进行采样。由于高频带信号会快速衰减或变为静态，所以短间隔是可能的，因此可以采用一个小存储容量。低频带信号以实质上更宽的间隔采样，从而允许信号对于时间扩展，以获得微小的频谱变化，这种微小的频谱变化通过过滤一个音乐信号的静态采样是难以重新生成的。选择频带间的划分点，即隔离频率，以使快速衰减噪音信号分量从冲击信号谐波部分的微小频谱包络中被分离。为实现打击音响，与标准波形表合成技术相比，可变采样率波形表合成技术进行大约两倍的计算负载，并且大幅度地减少了波形表存储要求。可变采样率波形表合成技术应用于打击音响时，不会使音响质量有本质性的降低。
通过所述波形表合成器和其操作方法可以获得许多好处。一个基本的好处是在获得出色的音响保真度的同时，可以大大减少采样只读存储器和有效随机存取存储器的存储容量。大幅度降低只读存储器和随机存取存储器容量的结果来自于低采样率和小的数据通路宽度。有效随机存取存储器容量和数据通路宽度通过内部采样减少和后续的恢复采样率而得以实现。降低只读存储器和随机存取存储器容量以及减少数据通路宽度的结果导致整个电路使用较小元件，并且使整个电路尺寸减小。在某些实施例中，为了益于储存功率和改进信号保真度而采用更低的采样率。
附图的简要说明
本发明涉及的结构和操作方法的实施例，可以通过参照下列的附图和说明得到最好理解。
图1A和1B是示意框图，示出了根据本发明的一种波形表合成器设备的两个高级框图。
图2是一个流程图，例举了用于子带声音采样编码方法的实施例。
图3是一个曲线图，示出了用于图2所例举的方法中的采样生成低通滤波器的频率响应。
图4是一个电路示意框图，示出了一种用作低通环路强制滤波的梳状滤波器的实施例。
图5是显示选择因数α随时间的典型修正曲线图。
图6是一个示意框图，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只读存储器和随机存取存储器结构的连接。
图7示出了图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8示出了用于图7所示的音调发生器中的12分接插值滤波器的频率响应曲线图。
图9示出了图7所示的音调发生器的采样抓取器的操作流程图。
图10示出了图7所示的音调发生器中的先进先出(FIFO)缓冲存储器构成。
图11示出了图1所示的波形表合成器装置中的效果处理器的一实施例。
图12是一个直观示意图，示出了用在图11中的效果处理器中的线性反馈移位寄存器(LFSR)的一个实施例。
图13是一个状态-空间滤波器电路示意图，用于图11所描述的效果处理器中。
图14是一个描述应用于音符信号的振幅包络函数的曲线图。
图15是一个示意框图，表示了一个频道效应状态机。
图16是一个示意框图，例举了一种和声处理电路的组件。
图17是一个示意框图，例举了一个混响处理电路的构成组件。
本发明的较佳实施例
参照图1A和图1B，这两个示意框图例举了波形表合成器装置100的两个实施例的高级框图，它们访问个存储器所存储的波形表数据，并且形成一个多重声音的音乐信号。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。在一种实施例中，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，使用此处披露的多存储器保存技术产生了一个高质量音频信号。在所例举的方案中，波形表合成器装置100支持32种声音。多数乐器的每个音符均与波形表合成器装置100产生的声音相对应，并且被分解成两个分量，即一个高频分量和一个低频分量。因此，对于32种声音中的每个声音，两个频率分量由64种独立操作实现。一个操作符表示一个单独的波形数据流，并且相应于一种声音的一个频率分量。在某些情况中，使用多于两个频带的采样再生成一个音符，使得少于32个的分离音得以偶而被处理。在某些情况下，两个以上的频带采样被用于再生成一个音符。在其他情况下，单频带信号已足以产生一个音符。
偶而，全部操作符播放由两个或更多操作符构成的声音，致使一个完整32声音不能得到支持。为了适应这种情况，应确定音调响的最小贡献值，并且在具有此最小贡献的音符在一条新的“音符启动”消息被要求时中断。
使用多个独立操作还促进了波形表合成器中的分层和匀滑转换技术的实现。许多音响和音响效果是多个简单声音的合成。分层是一种将处于同一时刻的几个波形进行合成的技术。当一个音响分量用于多重音响中时，节省了存储器内存。匀滑转换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响能重构许多随时间变化的音响。当某些音响以某个特定分量音响开始，并随时间变为另一个不同的分量音响时，产生了匀滑转换。
波形表合成器装置100包括一个音乐设备数字接口编译器102，一个音调发生器104，一个采样只读存储器(ROM)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，分析数据流，从采样只读存储器106中抽取相关信息，并且传送相关信息到音调发生器104和效果处理器108中。
在一个实施例中，如图1A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PentiumTM处理器或Pentium ProTM处理器的x86处理器。例如，典型的系统总线122是一个ISA总线。
在第二个实施例中，如图1B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以声音音符的形式存储波形表音响信息采样，声音音符被编码为一个脉码调制波形，并被分解为相互分离的一个高频带和一个低频带。将一个音符分解为两个频带，使执行的操作符数量加倍。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分频实现的。
由于高频频谱成为对于正确选取频分界限几乎为一常数，以致由高频带信号的一个单周期采样能重构该高频带，故对于持续音响而言，可以大幅度缩减内存。随着高频分量的消除，对低频带以较低采样率采样，并且用较少内存存储一个低频带信号的长频谱包络。
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，也能实现大幅度缩减内存。消除高频分量并且以远长于高频采样时间时隔用较低采样率对低频带进行采样，以便重构精细频谱变化，这种变化通过对一个静态波形进行滤波及对该波形加入滤波后的静态信号分量的方法是难以恢复的。
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中的脉码调制波形被信号的频谱成分所决定的最低可能采样率采样。在某些实施例中，以最低可能采样率采样能大幅度缩减随机存取存储器、各种缓冲存储器、及用于保持采样值的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。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，各个采样被顺序插值。
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信息供音调发生器104和效果处理器108使用、以及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(RAM)和只读存储器构件之间传送数据和控制信息。音乐设备数字接口编译器102产生的控制信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、调音、音调弯曲(Pitch bend)、和颤音。音乐设备数字接口编译器102产生的控制信息还包括供效果处理器108使用的频道音量、左转向和右转向、混响、及和声。并且，音乐设备数字接口编译器102为音响合成处理协调预置控制信息。
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中采样。由于音调发生器104改变采样率，采用音调发生器104合成音符颤音效果。音调发生器104还对供效果处理器108使用的各个采样进行插值处理。
尤其是，音调发生器104以所需的音乐设备数字接口音符数，及考虑调音、颤音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的常数采样率中实现采样率转换。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将诸如时变滤波、包络生成、音量、音乐设备数字接口特定转向、和声、及混响的效果加入数据流，并且产生以恒定速率执行的操作符及频道特定控制。
效果处理器108接收插值后的采样并加入诸如音量、转向、和声、以及混响之类的效果，同时通过包络生成和滤波操作提高音响生成质量。
参照图2，流程图例举一种实施例方法，该方法由一个采样编码编辑器对包括持续音响、打击音响、和其它音响在内的音响进行子带声音采样编码。此方法涉及多个步骤，包括一个第一低通滤波步骤210、一个第二低通滤波器步骤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、一个分量采样步骤280、及各种重构参数校准步骤290。
第一低通滤波步骤210用于对高频带的采样率设置一个上限，从而确音调频信号再现的最大全保真度。由于支持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。用于高频带的采样率上限决定了第一低通滤波器的频率特征。
图3是一种适当采样生成低通滤波器(未示出)的频率响应曲线图。在示出的实施例中，用于产生采样的滤波器是2048抽头有限脉冲响应(FIR)滤波器，它是通过将一个上升的余弦窗口作用于一个正弦函数而实现的。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访问的系数。在此例中，余弦窗口内的系数为0.42、-0.5、和+0.08。
第二低通滤波步骤220产生低频带信号，该信号被编码成音响的基本分量。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性。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个进入高频带信号的截止频率，此截止频率决定了大于35dB衰减的各个频率分量位置。为了产生一个具有恒定振幅的信号，在一个包络整形子步骤222中，第二低通滤波器的输出通过一个可变增益阶段。
包络整形子步骤222涉及压缩，并且将一个人造包络用于一个采样波形。如果对初始音响在振幅上进行人为整形或平滑，随时间衰减的音响通常能循环。如果重放时再现初始衰减，包络的应用允许用一个经过循环的未衰减音响来近似一个衰减音。
第二低通滤波器步骤220的输出信号以与初始信号相同的振幅涵盖大部分动态量程。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微秒的窗口被检查，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0.02到1.0间的指数值(例如，对于一个窗口起始处的信号)，寻找纯指数衰减226的最佳近似。记录该最佳指数拟合以用于重构。然后，包络整形子步骤222用一个逆包络228处理声音采样，以构成一个近似平整的信号。此近似平整的信号由所记录的包络重构以逼近初始波形。
高通滤波器步骤230是对第二低通滤波器步骤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最大信号强度。
循环是一种波形表处理方式，在此方式中只存储一个已音调音响波形的前部，而消除整个波形的存储。多数的已音调音响是暂时冗余的，其中，已音调音响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环路强制滤波步骤240、低通环路步骤250、任选高通环路强制滤波步骤260、及高通环路步骤270的若干个循环步骤。
任择的高通环路强制滤波步骤260最适合于对借助精细调音永远不能变为周期音的音响进行编码以迫使声音信号成为周期性的。多数打击音响永远不能变为周期音。其它音响也只有经过一个很长的时段后才变为周期音。低通环路强制滤波步骤240被应用于由第一低通滤波步骤210、第二低通滤波步骤220、及高通滤波步骤230产生的采样波形。低通环路强制滤波步骤240被用于产生一个合适的几乎周期性的波形，此波形经一个循环后波再次生成并被演奏而未引入可听见的令人不快的结果。
由于不和谐的高频频谱成分，无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，致使借助环路在较长时间周期内逐渐促使一个波形循环。对于不同的设备和音响，循环时间是变化的。在先有技术的波形表合成方法中，各种波形的循环过程和特性是众所周知的。低通环路强制滤波步骤240使用一种具有随时间变化选择性的梳状滤波器，以加速从无周期波形中去除非谐波频谱成分。在一个实施例中，循环强制过程是人工控制的，如果选择性增长太快，梳状滤波器的操作是可听见的。典型地，如果滤波周期选择为所需音符基频的整数倍，低通环路强制滤波的功能最佳。根据促进波形循环而又不引入令人不快的声音的原则选择系数。
图4是一个示意方框电路图，例举了作为低通环路强制滤波使用的梳状滤波器400的实施例。循环的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，低通环路强制滤波还包括低通滤波。有几种规则被用来确定是否已找到一个周期。第一种规则是，周期是由波形上跨越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的输出信号是来自加法器408的输出信号。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的尺寸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5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2，低通环路步骤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环路步骤250。这些方法通常采用如下步骤：采样一个声频信号，经过一个恰当的采样时间周期进行循环采样以确定一个时域波形的重复周期，保存整个周期的采样。为了实现音响重构，当进行采样时，在一个完整循环周期内保存的波形采样从存储器中重复读出、处理、和执行。
可任选的高通环路强制滤波步骤260类似于低通环路强制滤波步骤240，但在音频的高频分量执行操作。高通环路强制滤波步骤260作用于从高通滤波器步骤230产生的采样波形。高通环路强制滤波步骤260使用图4所示的具有随时间变化选择性的梳状滤波器400，以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的操作不同以外，高通环路步骤270类似于低通环路步骤250。高通环路步骤270作用于从高通环路强制滤波步骤260产生的采样波形。
分量分样步骤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，故优先于分量分样步骤280的子带话音采样编码步骤以原始音频信号采样率执行，例如44.1Hz。为了节省采样只读存储器只读存储器106中的内存，在分量分样步骤280降低采样率，产生包含一个具有降低的采样率的低频带波形和高频带波形的两个循环脉码调制波形，即产生的循环脉码调制波形与低通环路步骤250和高通环路步骤270产生的循环信号相同。
为波形表合成器制备波形时，一个目标是将一个听不见的循环引入波形。如果在引入循环之处插入的波形是连接的、波形的一阶导数(斜率)也是连续的、波形振幅几乎为常数、循环量值与音频基频的整数倍匹配的条件下，循环是听不见的。当以原始音响信号采样率(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。当大幅度缩减用于存储采样样品的内存容量时，分量分样步骤280用于产生一个其音响类似于低频带和高频带循环采样的波形，该低频带和高频带循环采样分别由低通环路步骤250和高通环路步骤270产生。
分量分样步骤280包括若干子步骤：确定十取一比282、在十取一采样时产生一个整数循环量值的音调移位284、产生整数循环结束点的置零286、采样288、和计算虚拟采样率289。确定十取一比282的步骤涉及基于如图8所示的插值滤波器的操作特性的十取一比选择。用来确定十取一比的转移带802的低频边界为0.4fs。十取一比由初始滤波步骤限定，并且当使用插值滤波器时，滤波频率选择为有效。
之后以采用音调移位和插值节省内存，是因为乐器的音质(音色)不会随音符的小变化而产生剧烈改变。相应地，当以一个微小差别采样率重构音响时，采用音调移位和插值可以允许用所记录的波形代替类似于原始音响的音符。尽管大音调移位产生诸如一个高调颤音这样的能听见的作品但移位和插值对于小音调移位是有效的。
音调移位步骤284用立方插值移位音符以产生一个基于十取一采样的整数循环量值。在一个所述实施例中采用音调移位284，是因为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实施例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采样率的37个采样长度的循环以分样比4进行采样，得到的循环长度值为9.25。所述的波形表合成器装置100不支持非整数循环长度。因此，采用立方插值用音调移位步骤284对波形的频率音调移位1.02777因子，以产生一个以44.1KHz采样并具有以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分样比整分，使用置零步骤286为了充分移动波形使得循环点能由分样比整分，将零值加入采样波形的起始处。
十取一步骤288采用波形中废弃采样产生一个具有降低采样率的新波形。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，从插入零步骤286得到的一个36采样波形以4分样比进行采样，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，以致由一个再生成的信号再现重构原始采样信号的音符。进行该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，则声音的频率被移位到1225Hz。当一个具有11025Hz采样率的重构波形以9个采样的循环量值播放时，该声音的音符为1225Hz。为了再现1191.89Hz的原始声音频率，重构波形的虚拟采样频率以1.027777进行下调，以致新波形的虚拟采样率为10727Hz而且其循环量值为9，进而产生一个1191.89Hz音符的声音。
按照需要或为了节省内存，各种的重构参数调整步骤290可在逐个音符的基础上有选择地改进采样。当应用于持续音响或打击音响时，可变采样率的波形表合成技术对用于特定声音信号的各种执行参数进行认真选择以获得高品质音响。这些执行参数包括频率离、频率滤波、采样间隔等等。
例如，如果采用人工可变滤波，则一个波形将偶而产生一个改善的重构声音。在另一个例子中，如果单个采样被一个采样中的多个频带或甚至多个乐器分享，则可以节省内存。一个波形共享的特殊例证存在于普通音乐设备数字接口说明书中，在其中，定义了四个钢琴，包括一个三角钢琴。通过改变一个或多个重现参数使用于所有四个钢琴的一个波形相同，虽然每个钢琴所产生的音响不同。
在另一个例中，有两个参数控制随时间变化的滤波器的初始滤波截止频率。一个参数根据音的力度减小滤波截止频率。播放的音越柔和，初始截止频率就越低。第二个参数根据一个音的音调移位量调节初始截止频率，随着一个音的音符向上移位时，截止频率降低。向下的音调移位产生一个较强的谐波成分。调节第二个参数促进了平滑音色通过分音传送。
参照图6，一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。音乐设备数字接口编译机随机存取存储机机606和音调发生器数据机612是控制效果处理的典型控制器或状态机。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响应“音符启动”(Note On)命令向音乐设备数字接口编译器102提供用于编译音乐设备数字接口命令和格式数据的信息。音乐设备数字接口编译器只读存储器602包括设备信息、音符信息、操作信息、及一个音量/表达查找表。
设备信息是针对特定设备的。在音乐设备数字接口编译器只读存储器602的设备信息部分，给波形表合成器装置100支持的每个设备分配一个入口，并且对其进行编码。一个设备的设备信息包括：(1)多重采样的总的或最大采样数；(2)和声度缺省；(3)混响度缺省；(4)左平移/右平移缺省；及(5)音符信息指针。多重采样数为乐器向音乐设备数字接口编译器102提供可行的采样数。和声度缺省为效果处理器108的处理操作指定一个和声缺省量，此和声是为乐器生成的。混响度缺省为效果处理器108的处理操作指定一个混响缺省量，此混响是为乐器生成的。左平移/右平移缺省指定一个缺省平移位置，通常用于冲击乐器。音符信息的指针指向音符信息中的第一入口，该音符信息对应于一个乐器的多重采样。多重采样数参数确定了与一台乐器相关的第一入口之后的其它入口。
音符信息包含特定于每个多重采样音符的信息，并包括：(1)最大音调；(2)固有音调；(3)操作数；(4)包络量度标志；(5)操作符只读存储器(OROM)/效果只读存储器(EROM)指针；及(6)时变滤波操作符参数(FROM)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“音符启动”命令的一部分，为实现最大音调采用特定的多重采样。固有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固有音调值的差值确定。操作符数量定义了组合形成一个音符的各个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)衡量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符的固有音调值的改变衡量包络的时间常数。OROM/EROM指针指向一个音符的第一操作符只读存储器入口，其与由操作符数量限定的入口序列组合围绕整个音符。OROM/EROM指针还指向一个操作符的包络参数。FROM指针指向与该音符相关的一个滤波信息只读存储器(未示出)中的结构。
操作符信息包含用于产生多个采样的特定于各个操作符和采样的信息。操作符信息参数包括：(1)采样寻址只读存储器指针；(2)自然采样率；(3)四分之一音调移位标志；及(4)颤音信息只读存储器指针。采样寻址只读存储器指针指向一个采样寻址只读存储器(未示出)中的一个地址，采样寻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否以半音或四分之一半音计算。音符颤音信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的音符颤音信息的指针，它为操作符提供音符颤音参数。
音量/表达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有关的信息。音乐设备数字接口编译器随机存取存储器604包括一个频道信息存储器，一个操作符信息存储器，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。
频道信息存储器被分配给音乐设备数字接口编译器102，用于存储与特音调乐设备数字接口频道有关的信息。例如，在一个16频道波形表合成器装置100中，频道信息存储器包括16个部件，一个部件对应一个频道。频道信息存储部件存储若干参数，它们包括：将一个设备分配给一个特音调乐设备数字接口频道的频道设备配置参数；由音乐设备数字接口频道压命令指定的用于改变强度颤音量值的频压值，该颤音由包络发生器加载在某个音符上；由音乐设备数字接口音符弯曲改变命令指定的音符弯曲值，此值在相位增量计算中供音调发生器104使用；及限定允许的音符弯曲值边界范围的音符弯曲敏感度。频道信息存储部件存储的参数还包括：在音调发生器104的相位增量计算中用于调谐音符的精细调谐值和粗调谐值；由一个平移控制改变命令指定的平移值供效果发生器108的平移发生器使用；用来控制引入频道的强度颤音大小的调制值，供定音调发生器104使用。频道信息存储部件存储参数还包括：由频道音量控制改变命令指定的频道音量值，用于设置效果处理器108的音量发生器中的音量，以及响应频道表示控制改变命令以控制频道音量的频道表达值。
操作符信息存储器也被分配给音乐设备数字接口编译器102，用于存储与操作符相关的信息。操作符信息存储器存储的参数包括：设备分配参数，它确定了对一个操作符的当前设备分配；操作符在使用标志参数，表示收到“音符启动”命令时，操作符是否被用于一个新的音符；操作符断开标志参数，表示对于一个特定的音符一操作符分配是否产生“音符退出”(Note Off)命令。根据接收一个指示已在同一音乐设备数字接口频道上由同一设备播放的“音符启动”命令，音乐设备数字接口编译器102使用设备分配参数决定哪一个操作符终止。音乐设备数字接口编译器102使用操作符断标志确定是否操作符终止尚未决定，以致一个新的“音符启动”命令可能被寄存。操作符信息存储器还存储下列参数：音乐设备数字接口频道参数，其用于指示对音乐设备数字接口频道的操作符分配、与一个确音调符有关的若干操作符、一个保持标志，用于表示为操作符所使用的频道接收“保持控制器”(Sustain Controller)命令。该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。控制器信息存储器也存储一个延音标志，其指示操作符正使用的频道接收“延音控制器”命令，音符信息存储指针、以及操作符信息存储指针。延音标志标示一个现存的有效操作符不被“音符退出”命令终止，直到接收到“延音断”(Sostenuto Off)命令。对标示的音符信息，音符信息存储器指针指向音符存储器。对标示的音符信息，操作符信息存储指针指向操作符存储。
用于将数据信息从音乐设备数字接口编辑器102传输到音调发生器104的先进先出存储器610是一个缓存缓冲寄存器，它包括一个或多个元件用于存储信息，并汇编用于音调发生器104的完整信息。该完整信息包括：信息类型区域、用于确定操作符是否被定位或被空置以位表示的操作符、用于指定哪一个操作符被新数据更新的操作符数目、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数。有效信息类型包括：响应操作符数据变化更新操作符信息的的更新的操作符信息类型；响应影响调制旋转值和音调弯曲转换值的音乐设备数字接口命令的调制轮转换类型和音调弯曲转换类型、以及全部音响断开消息类型。消息还包括音调移位信息、音符颤音选择指针、采样选择指针、用于操作符的原始采样率分配、以及调制旋转变换参数。采样率确定被用于在采样器706(示于图8中)中计算新的音符颤音率和相位增量。调制旋转变换响应调制轮控制器转换命令被用于为采样器计算相位增量量值。
用于将数据信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，它们用于存储信息并汇编用于效果处理器108的完整信息。完整信息包括：信息类型区域、确定操作符是否被定位或无效用位表示的操作符、用于确定包络状态机是否对指定的操作符根据音调移位计算时间参数的包络量度位、用于指示哪一个操作符将接收信息的操作符数目、指示音乐设备数字接口频道操作符分配的音乐设备数字接口频道数、为确定是否发生音符断或其它命令的操作符断标志，它终止一个给定操作符。有效信息类型包括：频道音量、平移改变、混响度改变、和声度改变、保持改变、延迟音改变、程序改变、音符通、音符断、音调修改、重置所有控制器、挪用操作符、全部音符断、和全部音响断。消息还包括：为处理包络计数供包络状态机使用的音调移位信息；信息类型要求为计算振幅最大值供包络状态机使用的新操作符地址分配时的“音符通速度”；以及当信息类型是一个新的音乐设备数字接口平移控制器改变命令时的一个平移值。信息进一步包括：当收到一个新的音乐设备数字接口频道容量命令时的频道容量信息、当收到一个新的音乐设备数字接口和声度命令时的和声度信息、当收到一个新的音乐设备数字接口混响命令时的混响度信息。消息中的附加信息包括由滤波状态机(未示出)使用的指向滤波信息的指针，及由包络状态机使用的指向包络信息的指针。
先进先出存储器620是一个用于确定“操作符挪用”条件的寄存器。在每一帧中，效果处理器108确定对整体音响的最小作用因子，并且通过先进先出存储器620将最小作用因子数传送到音乐设备数字接口编译器102。当所有操作符被定位时，如果收到一个新的“音符启动”命令，音乐设备数字接口编译器102在多帧中挪用一个或多个操作符，并按需要分配一个新的音符。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传送一信息通知此条件下的效果处理器。
在不同的实施例中，效果处理器108通过对一个或多个参数的分析确定操作符对音符的作用，这些参数包括：音符量、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、相对于所有其它设备或声音的设备音量、以及操作符表达式。此表达式用于音符音量的比较，但与静态音量相比，它更与音符的动态特性有关，包括强度颤音。在一种实施例中，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计某一种音符的作用。效果处理器108衡量64个操作符对采样频率每个期间的作用，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终止最小作用的操作符，并激励一个新的操作符。
参照图7，示意方框图例举了一个音调发生器104，音调发生器确定从采样只读存储器106读取原始样的比率，处理并传送到效果处理器108。在一个例子中，每个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行处理的。每一个声音音符通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，以至两个波表机独立地和同步地处理两个采样。
音调发生器104包括三个基本计算机：一个音符颤音状态机702，一个采样器704，及一个采样率转换器706。音符颤音状态机702和音调发生器数据机612是互连的，并且相互地传送控制信息和数据。如果选择音符颤音，音符颤音状态机702在从采样只读存储器106读取原始采样之前少量修正音调相位位。音符颤音状态机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用于控制数据存储存取的控制器或状态机。
采样器704和音调发生器数据机612是互连的，用于交换数据和控制信号，采样器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707中接收数据。采样器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，在此后讨论中加入一个由颤音状态机702确定的一个修正相位增量量值，并且确定是否读取一个新的采样。该决定是根据相位增量量值附加结果作出的。如果相位增量量值附加引起地址整数部分增加，采样器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深先进先出存储器，它保持前面11个采样和最新采样。
采样率转换器706对从采样只读存储器106获得的脉码调制波形数据进行插值。存储的脉码调制波形以最低可能采样率采样，其取决于采样的频率成分，是否包含低频或高频成分。常规线性插值技术不能充分重构信号。为了根本改变声音信号的重构，采样率转换器706采用一个12分接插值滤波器，它由采样比256过量采样，图9是一个曲线图，示出了适当的12分接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与采样器704相连接，并且从一个采样率转换滤波只读存储器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以每帧1次(例如44.1KHz)的速度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。存储器并且在音符发生器先进先出存储器710中对12个采样进行采样率转换操作，从而将采样插值到指定的帧速率(在本例中是44.1KHz)。被插值的采样存储在效果处理器随机存取存储器614中供效果处理器108后续处理之用。
在音符被演奏的同时，颤音状态机702选择性地把颤音或音符变化的效果加到音符上。音乐家经常在音符或强度上使用小的准周期的变化，使音色更丰富。音符上的小变化叫作颤音。强度上的小变化叫作震音。一些乐器，例如小号，自然包含颤音。调制机构(未示出)也控制一个乐器的颤音深度。在说明实施例中实现了两种类型的颤音。第一种类型的颤音通过一个乐器的初始化音符转移来实现。颤音由在多个周期上调整音符而获得。在一些实现中，导致颤音的音符转移被记录到一个存储的采样里。第二种类型的颤音采用存储在音符生成器只读存储器707的颤音部分中的参数来实现，音符生成器只读存储器在选择的延迟后开始产生音符的变量。被感生的音符转移量、开始时间和结束时间被存储在音符生成器只读存储器707的颤音节中。在一些实施例中，控制颤音加到自然采样音符上的速率的一个波形被存储在音乐设备数字接口编译器只读存储器602的颤音信息中的一个颤音查照表中。
采样器704利用一个已计算相位增量量值来增加采样只读存储器106的当前地址，并确定是否从只读存储器106中读取新的采样并将它写入到音调发生器先进先出存储器710中。图9是说明采样器704操作过程的流程图。当一个新帧从902开始时，采样器704从音调发生器随机存取存储器608上读取采样地址标志(SAF)值904。该采样地址标志值确定采样器704是否由于前一帧地址的增加而读取新的采样。如果采样地址标志值是零，则采样器704跳至第二处理相位940。如果采样地址标志值不是零，则采样器704从采样只读存储器106上读取下一个采样906，把当前地址用作对采样的指针并将该采样写到音调发生器先进先出存储器710中。由于只读存储器/随机存取存储器带宽的限制，采样器704每次操作符每帧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增加到908，并写回到音调发生器随机存取存储器608中。
一旦采样被移动，如果需要，采样器704增加采样106中的地址910，并把采样地址标志值标示912设定到下一帧。在颤音状态机702完成了对相位增量量值的调整并增加到当前采样地址916后，从音调发生器随机存取存储器608读取用于操作符的相位增量。如果相位增量使一个地址至少增加一个整数值时，则采样地址标志会包含一个非零值，且在下一帧期内，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。将采样从采样只读存储器106传送到音调发生器先进先出存储器710后，采样器704在下一帧时间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。
在音调发生器先进先出存储器710中，采样率转换器706接收用于每一操作符的数据；并对数据进行滤波操作以便将原始采样率转换成一限定的速率，如44.1kHz。对于每一个时钟周期，采样率转换器706都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，并将采样与滤波系数相乘。所计算的乘积用于音调发生器先进先出存储器710的所有采样(例如：起始于先进先出存储器地址的十二个采样)的累加。从位于采样率转换器706内的累加器中(未示出)传来的乘积传送到采样率转换器706的输出缓冲寄存器(未示出)中并将累加器清零。采样率转换器706重复这个过程直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)都被处理完毕。
在一种实施例中，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由256组12抽头滤波系数的滤波器组成。采样器704多相是一个8位值，它与操作符采样地址的小数部分的八个最高有效位相同。操作符采样地址在采样率转换滤波器只读存储器712中被用作目录，以便从256组滤波系数中选择一组滤波系数。
音调发生器只读存储器707含有三个数据结构，包括一个采样地址只读存储器，一个音符颤音缺省参数存储，和一个音符颤音包络参数存储。采样地址只读存储器存储存在采样只读存储器106中的多采样的采样地址，其包括对于某一特定多重采样的每一个采样的第一原始采样起始地址位置，并包括一个用于确定采样器704何时结束的原始采样的结束地址，还包括一个循环减法计数，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算。
音符颤音缺省参数存储器保持与音乐设备数字接口编译器随机存取存储器604中的每一操作信息存储器对应的参数。音符颤音缺省参数包括一个状态标志，指示音符颤音是否被用作一种初始音符移动或被用作自然音符颤音；一个音程参数，指示由操作符加或减的音符变化量。两种类型的音符颤音实现包括一个随时间变化的周期振动过程和音符骤变或音符移动的执行过程。音符颤音缺省参数包括起始时间，用于指示两类音符颤音的颤音开始。音符颤音缺省参数还包括用于指示随时间变化的周期音符颤音过程何时结束的结束时间，或在音符移动颤音过程中增加到自然音符的速率。
音符颤音包络参数存储器保持供音符颤音状态设备702使用的包络形状，其用于修正采样器704的相位增量。
音符发生器随机存取存储器608是一个大规模随机存取存储器，包括音符颤音状态机信息和分别由音符颤音状态机702和采样器704所使用的调制数值。音符颤音状态设备信息包括对每个操作符增加采样寻址值的相位增量参数，用于保持最近的相位增量参数的前一相位增量，以及用于保持加到操作符中以实现初始音符移动音符颤音的初始相位增量的起始相位增量。音符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；在自然音符颤音状态下限定它最大相位增量的相位幅度；和一个音符移位半音值和音符移位音程值，它们表示为取得要求的关键值的音符移位量。音符颤音状态机信息进一步包括一个音符颤音状态参数，它存储64个操作符中每一个的音符颤音状态机702的当前状态；一个音符颤音计数，用于存储从表示音符颤音开始的起始时间起超过64个周期的采样频率的循环记数；以及一个音符颤音增量值参数，用于保持加到每一帧的相位增量上的增量值。颤音状态机信息包括一个使用标志的操作符、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器、以及进入颤音信息和音乐设备数字接口编辑器只读存储器602的采样器信息的指针。
调制值存储频道调制值该频道调制值通过音乐设备数字接口编译器102而被写入到音乐设备数字接口编辑器随机存取存储器604的音调发生器先进先出存储器上。
采样率转换器706包括一个随机存取存储器，音调发生器随机存取存储器608，它为了在采样只读存储器106中寻址采样，将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小数部分。在每一个采样频率周期内且对于每一个操作符，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并在多相存储器中存储小数值。随机存取存储器同时拥有一个采样前置标志来保持由采样器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读取采样前置标志，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的采样数目。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中的最新采样的位置通知采样率转换器706。
参照图10，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当前和前十一个采样值。音调发生器先进先出存储器710由64个1002和1004缓冲寄存器组成，每一缓冲寄存器有12个8位字。采样率转换器706在每一时钟周期读取一次先进先出存储器字，通过在一帧中要768次读取。在每一帧期间内，采样器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，具有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。采样器704和采样率转换器706无论何时访问互不相同的缓冲寄存器1002和1004，因此，采样器704和采样率转换器706的缓冲寄存器的通道被制造成不同相的。
在第一相位运行期间，缓冲寄存器1002的先进先出存储器0-31为了32操作符处理由采样器704写入。同样在第一相位期内，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。在第二相位期内，采样器704修改缓冲寄存器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以及按相位决定将输出传送到采样率转换器706的输出编码器1014控制的。
再参照图7，采样率转换输出数据缓冲寄存器714是一个随机存取存储器寄存器，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)，一个缓冲寄存器是在一个帧面内由音调发生器104写入，并当下一个帧面开始时拷贝到第二个缓冲寄存器中。而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，对效果处理器108和音调发生器104来说，数据保持恒不变。
参见图11，它用示意方框图示出了效果处理器108的一个实施例。效果处理器108从采样率转换器708存取采样并将特定效果加入到由采样产生的音符中去。效果处理器108将许多特殊的效果加入到操作符的采样中，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主要由两部分组成，第一部分1102用于处理音乐设备数字接口频道之间的普通处理效果，第二部分1104用于处理单独音乐设备数字接口频道内产生的效果。第一部分1102和第二部分1104的效果都是根据操作符的要求进行处理。第一部分1102和第二部分1104是利用存储在效果处理器只读存储器1106中的数据进行效果处理的。
第一部分1102由操作符控制处理效果，因此每一帧的所有效果都处理64次，以便在每一帧中运用每一个操作符，在音乐设备数字接口频道之间的普通效果包括随机噪音产生、包络产生、相对增益、和用于操作符增强的随时间变化滤波处理。第二部分1104处理由多个音乐设备数字接口频道产生的效果，包括：频道容积、平移左和平移右，和声和混响。第二部分1104也是利用用于处理的第16个音乐设备数字接口频道参数进行每帧64次的效果处理。
第一部分1102是用于处理效果的状态设备，包括白噪声发生、随时间变化的滤波处理、和包络产生。第一部分1102噪声发生器是由时间变化滤波器，当起动时，在音符的演奏期内产生随机白噪音。白噪音用于产生象海边一样的音响效果。在一个实施例中，第一部分1102噪音发生器是利用示于图12中的线性反馈移位寄存器1200实现的。线性反馈移位寄存器1200包含多个级联触发器。十二个级联触发器形成一个被初始化到初始值的十二位随机计数寄存器1202。级联触发器每一循环向左移动一次。线性回馈移位寄存器包括高阶位1204、一个14位中阶位寄存器1206、一个3位低阶位寄存器1208、一个第一“异”(EXOR)门1210、和一个第二“异”门1212。十二位的随机计数寄存器1202包括有高阶位1204和中阶位寄存器1206的十一个最高有效位。第一“异”门1210在第一输入端接收14位中阶位寄存器1206的最高有效数位，在第二输入端接收高阶位1204，并产生一逻辑“异”处理结果传输到高阶位1204。第二“异”门1212在第一输入端接收3位低阶位寄存器1208的最高有效位，在第二输入端接收高阶位1204，并产生一个逻辑“异”处理结果，该结果被传输到14位中阶位寄存器1202的最低有效位。
参照图13，在一种实施例中，第一部分1102是通过利用一个状态-空间滤波器由随时间变化的滤波器实现。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(ⅡR)滤波器。在音符提高期间，随时间变化滤波器被用来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，这是由于高频音符信息与低频信息相比具有较少的能量且损耗较快。
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。通过利用环路技术来产生一种衰减音，并且通过滤掉随时间逐渐降低频率的音频信号而使再生成的人工调节的波形更加现实了。当声音的变化被保留时，在波形中有助于较早地建立循环。
第一部分1102的包络发生器生成用于操作符的包络。图14是用对数标度音频信号来说明振幅包络函数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，期间振幅迅速由0位增加到所要求的最高位。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。采样被记录并存储成满振幅。非自然衰减阶段1406为了能使适当乐器演奏将振幅降低到自然状态。自然衰减阶段1408在非自然衰减阶段1406之后，很明显是振幅包络函数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。当第一部分1102状态机接收到“音符退出”信息并迅速将音符置于终止时，就以固有的方式进入到释放阶段。在释放阶段1410期间，振幅迅速从当前电平减到0位。
第一部分1102包络发生器利用对音符定义基本速率参数来确定包络的形态。一个较高的基本速率表示了一个较强的触键操作，因此包络的振幅是增加的，而且所演奏的音符幅值也是大的。
所播放音符的振幅主要依赖于第一部分1102相对增益操作。相对增益和其它操作符包络信息一起计算并存储在效果只读存储器(EROM)中。相对增益参数是由乐器的相对音量，该乐器音符的相对音量，和相对于组合起来形成音符的其它操作符有关的操作符的相对音量组成的。
第一部分1102利用共享的相对增益放大器在一单状态机上完成许多基于多个操作符的处理操作。依此，完整的第一部分1102状态机与普通放大器时间共享。
一旦第一部分1102计算了操作符增益，第二部分1104状态机对各个操作符输出信号进行频道特性效果处理。频道特性效果包括：频道容量，平移左/平移右平移，和声与混响。于是，参见图15，第二部分1104状态机包括频道容量状态机1502，平移状态机1504，和声状态机1506、和声机1508，混响状态机1510，和混响机1512。
由于其它保留效果是利用相对容量参数并行计算的，所以频道容量状态机1502首先处理并存储频道容量参数。在一种实施例中，频道容量利用乘法器由音乐设备数字接口频道容量命令的线性范围内的相对值而根据下列公式计算：
满刻度衰减量(dB)=40ln{(频道容量值*表达式-值)/127^2}
此处缺省的表达式值等于127。
在容量测定之后，由频道容量状态机1502完成的第一效果是一种使用全景状态机1504的平移效果。音乐设备数字接口平移命令决定了向左平移的量，余下的则决定了向右平移的量。例如，在一个0到127的平移范围内，数值64表示了一个中心平移。数值127表示接近最右平移，数值0表示最左平移。在所述的一种实施例中，左和右乘法器是通过读取具有一个量的平方根数值的查表而不是读取原始量来实现乘方恒定。用于“等幂”平移计算的公式由下列公式说明：
左_刻度=((127-平移_值)/127)^0.5，
右_刻度=(平移_值/127)^0.5
实际的被乘数根据平移法从效果处理只读存储器的平移常数中读取。左和右平移值被计算并被传送到输出累加器。在旋律乐器频道中，平移值(PAN-value)是个绝对值，以致该接收到的数值代替这个用于该特定频道选择的乐器的缺省数值。在打击频道中，该缺省值与每个独立的打击音响的缺省值有关。
效果处理器108读取几组存储于效果处理器只读存储器1106中的缺省参数进行效果处理。效果处理器只读存储器1106是频道值状态机1502，平移状态机1504，和声状态机1506，和混响状态机1570的共用只读存储器。存储在效果处理器只读存储器1106中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)、包络计数参数、和声和混响常数、平移被乘数常数、强度颤音包络形态常数，以及基本速率常数。
随时变化滤波操作符参数(FROM)用于将更自然的实际音通过增加或删除高频信息的方式加入到乐器产生的音符的信息。随时问变化操作符参数(EROM)包括：初始频率、频移值、滤波衰减、实际开始时间、衰减时间计数、初始速率滤波移位计数、音符移位滤波移位计数、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。有效开始时间决定了音符变为实际音符之后滤波状态机(未示出)等待开始滤波数据的时间。衰减时间计数控制在固定频率停止前滤波器连续衰减的时间。初始速率滤波移位计数(IVFSC)控制滤波器截止频率在音符初始速率基础上被调整的量。在一种实施例中，初始速率滤波移位计数根据下列公式调整初始截止频率：
频率’=频率-((127-速度)*2IVFSC)。
音符移位滤波计数(PSFSC)控制在音符初始移位基础上被调整的滤波截止频率的量值。在一个实施例中，音符移位滤波计数根据下列公式调整初始截止频率：
频率’=频率-(音符转移* 2IVFSC)。
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实现移位高通参数。
包络发生器控制参数(EROM)决定每一操作符保持在每一个包络状态下的时间长度，及此阶段的振幅δ值。包络发生器操作符参数(EROM)包括：陡增类型、陡增增量、时间保持、强度颤音度、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。陡增类型决定了陡增的种类。在一种方案中，陡增类型从反曲线/双曲线陡高、基本线性斜率陡增、和反向指数陡增中选择。陡增增量确定了振幅陡增的速率。时间保持确定了保持阶级1404的时间。颤音度确定了为产生颤音效果而增加到包络上的调幅量。非自然衰减增量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的周期。自然衰减增量设定了在自然衰减阶段1408期间包络振幅减少的量。释放增量设定在释放阶段1410期间确定包络衰减的速率。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声。
包络计数参数包括两个参数，一个是时间因数，另一个是速率因数。时间因子和速度因子被用来根据一个采样从初始采样时间开始作音符转移的总数修正存储的效果只读存储器参数。如果音符向下移动，则时间因数增加时间常数而同时速率计数降低衰减速率。相反地，如果音符向上移动，时间因数通过计数降低时间常数而同时速率计数提高衰减速率。
在音符持续期内，强度颤音包络常数被包络状态机(未示出)用来产生强度颤音。强度颤音包络形状常数包括多个形成强度颤音波形的常数。
基本速率常数被包络发生器用作最大振幅公式的一部分。基本速率值记录在包络发生器查找只读存储器中以检索恒定被乘数。
效果处理器随机存取存储器614是一种便笺本随机存取存储器，它由效果处理器108使用，并包含时变滤波参数、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、和和声随机存取存储器。随时间变化的滤波参数包括：滤波状态、截止频率、截止频率移位值、滤波时间计数、滤波增量、音符移动半音参数、延迟D1、延迟D2、和时变滤波只读存储器指针。滤波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。滤波增量应用于指数衰减近似法中。截止频率对时间改变值。音符移位半音参数是位移原始采样以提供要求音符的音符移位量。延迟D1和延迟D2表示了无限脉冲响应滤波器的第一和第二延迟部件。随时间变化滤波器只读存储器指针是操作符使用的存储于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来计算在包络的每一阶段对数据和计数时间的振幅乘数。包络发生器参数随机存取存储器包括包络状态、包络移位数值、包络增量、包络时间计数、包络乘数、最大包络振幅、陡增类型、和包络计数参数。包络状态表明了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延迟振幅值增量并在包络状态机改变状态被修正。包络数据在每一帧时读取一项来修正前包络振幅值。包络时间计数存储向下计数至0的向下计数值，并在0值时，迫使包络状态机改变状态。当状态机改变状态时，包络时间计数改写并读写每一帧。包络时间计数在每一帧改写一次，使得采样频率周期被分成64周期。包络帧计数每一帧改写一次，但并不是每一帧都修正。包括乘法器含有用于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时计算最大包络振幅，且该最大包络振幅由基本速率、陡增类型、陡增增量推算。陡增类型是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的。包络计数标志通知包络状态机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期间如何计算时间和速率常数。
操作符控制参数是效果处理器108用来保持与用于处理操作符的每一操作符有关的数据。操作符控制参数包括使用标志操作符在使用标志，未使用标志，未使用延音(Sostenuto)操作符标志、音乐设备数字接口频道数、键通速率、操作符增益、噪音增益、操作符振幅、混响度、平移值、和声增益和包络发生器操作符参数(EROM)指针。操作符使用标志确定操作符是否在生成声音。“音符退出”信息被收到时，对于操作符产生的特音调符，操作符未使用标志被设定。当操作符有效且“延音开”(Sostenuto On)命令被特定的音乐设备数字接口频道接收时，设定操作符未使用延音操作符标志。操作符未使用延音操作符标志使操作符处于持续状态直至接受到延音关(Sostenuto Off)命令。音乐设备数字接口频道数包含操作符音乐设备数字接口频道。键通速率(Key OnVelocity)是音符启动命令的一部分的速率值并被包络状态机用于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，并在当收到音符启动信息和确定了操作符之后，操作符增益由音乐设备数字接口编译器1D102写入到效果处理器先进先出存储器之中。噪音增益与操作符有关，当收到音符启动信息并确定了操作符之后，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之中。当操作符可在数据通道中传输时，施加到操作符上的操作符振幅是衰减的。当混响控制器发生变化时，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接收到信息时，平移值(Pan value)被用来指示平移常数(Pan Constant)并被写入到音调发生器先进先出存储器。平移状态机1504利用平移值来确定传输到左和右输出频道的输出信号的百分比。和声增益用于从只读存储器中指示和声常数。当产生和声增益的信息发生变化时，和声增益被写入并被和声状态机1506按帧读出。包络发生器操作符参数(EROM)指针被包络状态机用于索引包络生成器操作符参数只读存储器。
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信息。频道控制参数包括：频道数、保持标志和延音踏板标志(Sostenuto pedal flag)。当频道容量控制器发生变化时，音乐设备数字接口编译器102将频道容量写入到音调发生器FIFD中。当持续踏板控制通(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以确定在“音符退出”信息出现时是否允许操作符进入释放状态。当延音踏板控制器通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以确定在音符退出命令出现时是否允许操作符进入释放状态。如果操作符断延时标志(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重置。
结合图15参照图16，示意方框图说明了和声状态机1506的组成部分。平移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用于和声的操作符采样数量。和声度参数通过音乐设备数字接口命令送出，而放大器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，就对声频信号进行处理用于和声。和声状态机1506包括用于左频道的无限输入响应全通(all-pass)滤波器1602和用于右频道的无限输入响应全通滤波器1604。无限输入响应全通滤波器1602和1604分别包括两个级联的全通滤波器，其每一个都由不同的低频振荡器操作。由于低频振荡器的截止频率被扫描，所以和声状态机1506操作以扩展音频信号的相位。这两个无限输入响应全通滤波器1602和1604的每一个都包括两个无限输入响应滤波器。全部四个无限输入响应滤波器都具有被全时扫频的截止频率，因此实际上这四个无限输入响应滤波器总是具有不同的截止频率。
结合图15参照图17，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使用混响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，以及将多个滤波信号与经过多级增量延迟、滤波、和调制过的复制滤波信号求和。为了与来自效果处理器108中的其它状态机的输出信号相加，混响状态机1510的输出被送往输出累加器(未示出)。
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并且累加延迟和未延迟信号以形成一个多重回声音频信号实现的。多级延迟由一个具有多抽头的延迟线存储器1702提供。在一种所述方案中，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位字长的字符。然而，许多适配缓冲存储器长度和字长是适合于延迟线存储器1702的。在一个方案中，延迟线存储器1702包含用于单耳混响计算的字符77、388、644、799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，延迟抽头放置是程序控制的。抽头在字符77、388、644、799处的延迟信号和延迟线存储器1702末端的延迟信号被分别用于第一级低通滤波器1710、1712、1714、1716、和1718。在乘法器1720、1722、1724、1726、和1728中，来自第一级低通滤波器1710、1712、1714、1716、和1718的滤波和延迟信号分别与增益因数G1、G2、G3、G4、和G5相乘。在所述方案中，增益因数G1、G2、G3、G4、和G5是可由程序控制的。
在加法器1730中，来自乘法器1720、1722、1724、和1726的延迟、滤波、和乘法信号被累加，以产生一种单耳混响结果。在加法器1730输出端，使用加法器1732，将位于乘法器1728输出端的延迟线存储器1702终端的滤波延迟信号加入单耳混响结果，以产生一个左频道混响信号。在加法器1730输出端，使用加法器1734，将位于乘法器1728输出端的延迟线存储器1702终端的滤波延迟信号从单耳混响结果中减去，以产生一个右频道混响信号。
将加法器1730生成的单耳混响结果施加于乘法器1736，它能将单耳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1/8。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。借助加法器1708，加至延迟线存储器1702的输入音频信号从44.1KHz到4410Hz采样，并且在现有的混响状态机1510上插值返回44.1KHz。效果处理器108的音频信号以44.1KHz输送，使用第六级低通滤波器1704滤波，使用分样器1706以因数10分样。第六级低通滤波器1704使用三个二级无限输入响应低通滤波器将音频信号滤为2000Hz。在所述方案中，采样器1710是一个实现简单的单极滤波器功能的四级无限输入响应滤波器，它以移位和加法操作而不是乘法操作来节省电路区域和操作时间。通过使左频道的混响信号通过一个10倍插值器1740和一个第六级低通滤波器1742使混响后的音频信号被恢复到44.1KHz从而产生一个44.1KHz的左频道混响信号。在所述方案中，10倍插值器1740与分样器1706等同。右频道的混响信号通过一个10倍插值器1744和一个第六级低通滤波器1746以产生一个44.1KHz的右频道混响信号。
尽管为混响状态机1510例举了一个特定的电路方案，但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以采用，例如用全通滤波器代替低通滤波器。延迟线存储器设置有或多或少的抽头。而且，增益因子G可以为固定值或程序控制的，并且具有各种适当的位宽度。
在混响使用之前对音频信号分样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。若没有采样器和插值器，约为12,000字节的相对低密度随机存取存储器会被用于实现混响模拟器功能。低花费高功能或单芯片高功能的合成器应用中可以达到高存储容量。
虽然所述混响状态机1510的分样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的取值进行分样和插值。
本发明在参考了几个方案说明之后，可以明白，所说明的这些方案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形、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，它用于游戏机，便宜的乐器，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周知，合成装置可能被用于其它方案中。

Claims (25)

1． 由波形表合成器重现编码声音信号的方法，包括如下步骤：
    将音乐信号滤波成若干互相分开的频带，包括一个高频带和一个低频带；
    在第一采样期内以第一采样率采样所述高频带；
    在第二采样期内以第二采样率采样所述低频带，所述第二
采样率比所述第一采样率低，且所述第二采样期比所述第一采样期短；
    在一个第一存储器中存储所采样的高频带及相关的重构参数；以及在第二存储器中，存储所采样的低频带及相关的重构参数；
2． 根据权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：
    在相邻的所述互相分开的频带之间选择一个隔离频率，以便所述相邻的互相分开的高频带的频谱成分基本为常数。
3． 根据权利要求1所述的方法，其中所述的音乐音响是持续音响，且所述高频带在一个近似的高频带周期内被采样。
4． 根据权利要求4所述的方法，其中所述的音乐音响是打击音响，且所述高频带被采样直到所述高频带衰减或变为静态。
5． 根据权利要求1所述的方法，其中所述的音乐信号滤波步骤还包括如下步骤：
    在第一低通滤波步骤中低通滤波所述音乐信号以便对高频带设定上限采样率；
    在第二低通滤波步骤中低通滤波所述音乐信号以产生低频带信号；
    利用与所述第二低通滤波步骤中的低通滤波器互补的高通滤波器高通滤波所述音乐信号；
    为了在所述低频带获得并存储重复音乐信号的循环而低通循环所述音乐信号；以及
    为了在高频带获得并存储所述重复音乐信号的循环而高通循环所述音乐信号。
6． 根据权利要求5所述的方法，其中所述音乐信号的滤波步骤进一步包括：
    在所述第一低通滤波步骤之后，放大所述音乐信号达到实际上的恒定振幅。
7． 根据权利要求5所述的方法，其中所述音乐信号的滤波步骤进一步包括：
    利用循环周期强制滤波器滤波所述低频带音乐信号，以加速从低通滤波器的音乐波形中去除非周期非谐波的频谱成分。
8． 根据权利要求7所述的方法，其中所述的循环周期强制滤波器是具有可变增益的梳状滤波器。
9． 根据权利要求5所述的方法，其中所述的音乐信号滤波器步骤进一步包括下列步骤：
    利用循环周期强制处理滤波所述高频带音乐信号，以加速从低通滤波的音乐波形中除去非周期非谐波的高频频谱成分。
10．根据权利要求1所述的方法，其中所述的采样步骤进一步包括对所述音乐信号分样构成步骤。
11．根据权利要求9所述的方法，其中所述音乐信号分样构成的步骤包括：
    确定分样比；
    在所述音乐信号中插入0；以及
    以分样比采样所述音乐信号。
12．根据权利要求9所述的方法，其中所述的音乐信号分样构成的步骤包括：
    确定分样比；
    音调位移所述音乐信号以致分样时的循环长度成整数；
    在所述音乐信号中插入0以致循环长度成整数；
    以分样比分样所述音乐信号；以及
    计算一个虚拟采样率。
13．一种波形表合成器包括：
    多个用于同时处理多个采样的独立操作的波形表处理器；
    与所述多个波形表合成器相连的采样存储器，该采样存储器包括一个按权利要求1所述编码的音乐信号的方法得到的音乐信号信息存储器；以及
    与所述多个波形表处理器及采样存储器相连的编译器，该编译器用于启动所述多个波形表处理器，以便同时独立地处理高频带和低频带采样。
14．一种波形表合成器包括：
    多个用于同步处理多个采样的独立操作的波形表处理器；
    一个与所述多个波形表处理器相连的采样存储器，该采样存储器包括一个音乐信号信息存储器，它被分成多个相互分离的频带采样，所述采样包括一个较高频带采样和重构参数；一个较低频采样和重构参数，一个以高采样率采样的较高频带采样，及一个相对于较低频带采样的低采样间隔；
    一个与所述多个波形表处理器和采样器相连的编译器，该编译器启动所述多个波形表处理器同时独立处理高频带采样和低频带采样。
15．根据权利要求14所述的波形表合成器，其中所述的互相分开的频带采样被选定的隔离频率分隔，以致相邻的互相分开频带的高频带分量接近恒定。
16．根据权利要求14所述的波形表合成器，其中所述的互相分开的频带采样包括一个持续音乐音响的较高频带，它被采样以获得一个较高频带的近似的单周期。
17．根据权利要求14所述的波形表合成器，其中所述的互相分开的频带采样包括一个冲击音乐音响的较高频带，它被采样直到高频带衰减或成为静态。
18．根据权利要求14所述的波形表合成器，其中所述的多个独立操作的波形表处理器利用过采样的多通插值滤波器彼此恢复较高频带采样和较低频带采样的执行频率。
19．根据权利要求14所述的波形表合成器，还包括：
    与所述多个波形表处理器相连的多个效果处理器，所述多个效果处理器用于执行从包括包络产生、音量控制、平移、和声和混响的一组功能中选择的功能。
20．根据权利要求14所述的波形表合成器，还包括：用于实现波形表合成器功能的存储器，在波形表合成器中，全部只读存储器存储器的存储空间少于0.5Mbtyte。
21．根据权利要求20所述的波形表合成器，其中所述的波形表合成器是在一个单独的集成电路芯片中实现的。
22．根据权利要求14所述的波形表合成器，其中所述的波形表合成器是在一个单独的集成电路芯片中实现的。
23．提供波形表合成器的方法包括以下步骤：
    提供多个独立操作的波形表处理器，用于同步处理多个采样；
    提供一个与多个波形表处理器相连的采样存储器，该采样存储器包括一个音乐信号信息存储器，该存储器被分成多个相互分离的频带采样，所述频带采样包括一个较高频带采样和重构参数，一个较低频采样和重构参数，一个以高采样率采样的较高频带采样，及一个相对于较低频带采样的低采样间隔；以及
    一个与所述多个波形表处理器和采样器相连的编译器，该编译器启动所述多个波形表处理器同时独立处理高频带采样和低频带采样。
24．一种多媒体计算机系统包括：
    一个主处理机；以及
    一个与所述主处理器相连的波形表合成器，该波形表合成器包括：
    用于同时处理多个采样的独立操作的多个波形表处理器；
    一个与所述多个波形表处理器相连的采样存储器，该采样存储器包括：
    一个与多个波形表处理器相连的采样存储器，该采样存储器包括一个音乐信号信息存储器，它被分成多个相互分开的频带采样，所述频带采样包括一个较高频带采样和重构参数，一个较低频采样和重构参数，一个以高采样率采样的较高频带采样，及一个相对于较低频带采样的低采样间隔；
    一个与所述多个波形表处理器和采样器相连的编译器，该编译器启动所述多个波形表处理器同时独立处理高频带采样和低频带采样。
25．一种音响生成系统包括：
    一个键盘/控制器；以及
    一个与所述键盘/控制器相连的波形表合成器，该波形表合成器包括：
    用于同时处理多个采样的独立操作的波形表处理器；
    一个与多个波形表处理器相连的采样存储器，该采样存储器包括一个音乐信号信息存储器，它被分成多个相互分离的频带采样，所述频带采样包括一个较高频带采样和重构参数，一个较低频采样和重构参数，一个以高采样率采样的较高频带采样，及一个相对于较低频带采样的低采样间隔；
    一个与所述多个波形表处理器和采样器相连的编译器，该编译器启动所述多个波形表处理器同时独立地处理高频带采样和低频带采样。
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