CN1290363C - 一种对手机和弦芯片上的波表进行处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对手机和弦芯片上的波表进行处理的方法，属于波表处理领域。本发明是一种不造成音色损失的对手机和弦芯片上的波表进行处理的方法。本发明的步骤为：1)对PCM脉冲编码调制波表库使用ADPCM压缩算法进行压缩；2)将压缩后的波表固化在芯片内；3)根据MIDI文件记录的乐曲信息向压缩后的波表发出指令，从压缩后的波表中逐一找出对应的声音信息；4)使用ADPCM解压缩算法对相应乐器的声音信息进行解压缩；5)对应的声音信息经过合成、加工后回放出来。

Description

一种对手机和弦芯片上的波表进行处理的方法

所属领域

本发明涉及波表处理领域，尤其涉及一种对手机和弦芯片上的波表进行处理的方法。

背景技术

MIDI是Musical Instrument Digital Interface的简称，意为音乐设备数字接口。MIDI文件并非像WAV或MP3那样量化的纪录乐曲每一时刻的声音变化，它只是一种描述性的“音乐语言”，只要将所要演奏的乐曲信息表述下来就可以了。譬如“在某一时刻，使用什么乐器，以什么音符开始，以什么音调结束，加以什么伴奏”等等。所以MIDI的体积非常的小巧，这是MIDI越来越受到欢迎的因素之一。MIDI文件只是一种对乐曲的描述，本身不包含任何可供回放的声音信息，所以回放MIDI就需要依靠一些合成手段。最为常见的手段是FM合成与波表合成。FM是“频率调变”的英文缩写，它运用声音振荡的原理对MIDI进行合成处理。但由于技术本身的局限，效果很差劲，而波表合成则要好得多。

波表的英文名称为“WAVE TABLE”，从字面翻译就是“波形表格”的意思。其实它是将各种真实乐器所能发出的所有声音(包括各个音域、声调)录制下来，存贮为一个波表文件。播放时，根据MIDI文件纪录的乐曲信息向波表发出指令，从“表格”中逐一找出对应的声音信息，经过合成、加工后回放出来。由于它采用的是真实乐器的采样，所以效果自然要好于FM。

由于波表合成技术是将真实乐器的音色采样录制下来再进行合成处理的，所以波表越大音色采样就越真实，效果就越好。就PC的声卡而言，最小都要在声卡的ROM里装载1M的波表。但是对于手机上的和弦芯片而言，考虑到芯片的面积和成本，这样大的波表是不能接受的，所以必须对波表进行删减，但由此带来的就是音色的损失。比如删除了吉他的波表，那么就无法合成MIDI里的吉他声了。这样也带来了芯片性能的下降。因此新型的波表压缩技术越来越为人们所期待。

发明内容

为了解决上述现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种不造成音色损失的对手机和弦芯片上的波表进行处理的方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种对手机和弦芯片上的波表进行处理的方法，其步骤为：1)对PCM脉冲编码调制波表库使用ADPCM压缩算法进行压缩；2)将压缩后的波表固化在芯片内；3)根据MIDI文件纪录的乐曲信息向压缩后的波表发出指令，从压缩后的波表中逐一找出对应的声音信息；4)使用ADPCM解压缩算法对相应乐器的声音信息进行解压缩；5)对应的声音信息经过合成、加工后回放出来。

上述步骤1)包括以下步骤：1)用一组脉冲采样时钟信号与输入的模拟音频信号相乘，相乘的结果即输入信号在时间轴上的数字化；2)对采样以后的信号幅值进行量化；3)对经过量化A/D变换后的信号再进行编码，即把量化的信号电平转换成二进制码组，得到离散的二进制输出数据序列x(n)，n表示量化的时间序列，x(n)的值就是n时刻量化后的幅值以二进制的形式表示和记录。上述步骤1)中的脉冲采样时钟信号可以采用相同的采样精度下较低的采样频率。上述步骤2)中的量化可以是通过量化器的均衡量化。

上述步骤3)中的ADPCM压缩算法为IMA-ADPCM压缩算法。

本发明对脉冲编码调制波表库使用ADPCM压缩算法进行压缩。ADPCM是一种有损压缩，它丢掉了部分信息。由于人耳对声音的不敏感性，适当的有损压缩对视听播放效果影响不大。ADPCM记录的量化值不是每个采样点的幅值，而是该点的幅值与前一个采样点幅值之差。这样对16bitd的PCM进行压缩，每个采样点的量化位就不需要16bit，由此可减少信号的容量。而且本发明对于同一模拟信号，运用同一采样精度进行采样，采样频率越低形成的二进制文件就越小，反之亦然。虽然与此同时会损失掉一些模拟信号中一些高频分量，不过在手机的音响系统中，某些乐器的这些高频分量不是很突出，不易被人耳分辨出来。所以就可以对这些乐器的波表较低的采样率，达到初步降低波表大小的目的。

附图说明

图1为本发明的工作流程图；

图2为本发明进行脉冲编码调制的示意图。

具体实施方式

下面结合附图具体说明本发明的实施方式。

参看图1，一种对手机和弦芯片上的波表进行处理的方法，其步骤为：1)对PCM脉冲编码调制波表库使用ADPCM压缩算法进行压缩；2)将压缩后的波表固化在芯片内；3)根据MIDI文件纪录的乐曲信息向压缩后的波表发出指令，从压缩后的波表中逐一找出对应的声音信息；4)使用ADPCM解压缩算法对相应乐器的声音信息进行解压缩；5)对应的声音信息经过合成、加工后回放出来。

ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation)，称为自适应差分脉冲编码。ADPCM记录的量化值不是每个采样点的幅值，而是该点的幅值与前一个采样点幅值之差。由于一般波表的乐器声音信息都以44.1KHz、16Bit的精度录制的PCM，以达到最真实回放效果。这样对16bitd的PCM进行压缩，每个采样点的量化位就不需要16bit，由此可减少信号的容量。

通常意义上的波表分为两大块，一块是声音样本库部分，一块是参数部分，前者一般是被固化在芯片内部的，而后者通常在芯片外加以存储。本发明上面所述对波表的压缩实际上是指对声音样本库部分进行的压缩，因为这部分所占的容量比较大，而参数部分依然被存储在芯片外部。

参看图2，上述脉冲编码调制PCM包括以下步骤：1)用一组脉冲采样时钟信号与输入的模拟音频信号相乘，相乘的结果即输入信号在时间轴上的数字化；2)对采样以后的信号幅值进行量化，最简单的量化方法是均衡量化，这个量化的过程由量化器来完成；3)对经量化器A/D变换后的信号再进行编码，即把量化的信号电平转换成二进制码组，得到离散的二进制输出数据序列x(n)，n表示量化的时间序列，x(n)的值就是n时刻量化后的幅值以二进制的形式表示和记录。

参看图2，对于同一音频模拟信号，运用同一采样精度(一般为16bit或8bit)进行采样，采样频率越低形成的二进制文件就越小，反之亦然。比如对一个500毫秒的音频模拟信号，以16bit的采样精度进行采样，如果采样频率为44.1k也就是每秒钟采样44100个点，那么所形成的二进制文件的大小为：

44100×16bit×0.5s＝352800bit＝44100byte

如果采用22.05k的采样频率进行采样，那么形成的二进制文件就小一倍。

22050×16bit×0.5s＝146700bit＝22050byte

但是，与此同时会损失掉一些模拟信号中一些高频分量，不过在手机的音响系统中，某些乐器的这些高频分量不是很突出，不易被人耳分辨出来。所以就可以对这些乐器的波表采用22.05k采样率，16bit采样精度，达到初步降低波表大小的目的。

本发明同样也可以应用于对其它移动通讯终端的和弦芯片上的波表库进行压缩。应用本发明对其他和弦芯片上的波表库进行压缩均属于本发明的保护范围。对于熟悉本领域的人员而言可容易地实现另外的优点和进行修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (4)

1、一种对手机和弦芯片上的波表进行处理的方法，其步骤为：1)对PCM脉冲编码调制后的波表库使用ADPCM压缩算法进行压缩；2)将压缩后的波表固化在芯片内；3)根据MIDI文件纪录的乐曲信息向压缩后的波表发出指令，从压缩后的波表中逐一找出对应的声音信息；4)使用ADPCM解压缩算法对相应乐器的声音信息进行解压缩；5)对应的声音信息经过合成、加工后回放出来。

2、按照权利要求1所述的对手机和弦芯片上的波表进行处理的方法，所述步骤1)中的PCM脉冲编码调制包括以下步骤：10)用一组脉冲采样时钟信号与输入的模拟音频信号相乘，相乘的结果即输入信号在时间轴上的数字化；11)对采样以后的信号幅值进行量化；12)对经过量化A/D变换后的信号再进行编码，即把量化的信号电平转换成二进制码组，得到离散的二进制输出数据序列x(n)，n表示量化的时间序列，x(n)的值就是n时刻量化后的幅值以二进制的形式表示和记录，并且所述步骤10)中的脉冲采样时钟信号可以采用相同的采样精度下较低的采样频率。

3、按照权利要求2所述的对手机和弦芯片上的波表进行处理的方法，其特征在于，所述步骤11)中的量化是通过量化器的均衡量化。

4、按照权利要求1所述的对手机和弦芯片上的波表进行处理的方法，其特征在于，所述步骤3)中的ADPCM压缩算法为IMA-ADPCM压缩算法。

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