CN1848237B - 演奏设备及其乐音产生方法 - Google Patents

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Abstract

以例如矩阵排列的预定排列设置多个按键开关，乐音发生器包括用于存储与按键开关相对应的乐音(波形)数据的存储器。采样部分从外部源获取音频信号，从所获取的音频信号中截取乐音数据，并将所截取的乐音数据与按键开关相关联地写入到所述存储器中。根据用户的开关操作或根据自动演奏信息来指定任意一个按键开关，以便在存储于存储器中的乐音数据中，奏响与指定的按键开关相对应的乐音数据，即，可听地再现。

Description

演奏设备及其乐音产生方法
技术领域
本发明涉及一种演奏设备，接收多个开关的用户演奏操作并根据演奏操作来执行音乐演奏，以及涉及一种用于所述演奏设备的乐音产生方法及计算机程序。
背景技术
例如，从1)“Keitai News”，[在线]，2002年1月16日，ascii，[搜索于2004年4月1日]，因特网，<URL：http://k-tai.ascii24.com/k-tai/news/2002/01/16/632762-000.html？geta>，以及2)“World of Digista Curator”，[在线]，Digital Stadium，ToshioIwai，Exhibit＝TENORI-ON，[搜索于2004年4月1日]，因特网，<URL：http://www.nhk.or.jp/digiata/lab/digista_ten/curator.html>，已知了被称作“TENORI-ON”的应用。在执行“TENORI-ON”的演奏设备(例如便携式电话和游戏设备)中，按照水平轴表示定时且垂直轴表示乐音音高(tone pitch)的方式，通过设置在矩阵上的16×16网格来接收用户输入的点指定输入。每一个这种演奏设备在预定定时，从最左边一行向前顺序地产生与用户指定的点相对应的乐音音高。按照这种方式，用户能够使用演奏设备来创作并演奏具有较高灵活性的简单音乐片段。
包括乐音发生器(例如MIDI乐音发生器)的传统公知演奏设备利用指示了演奏乐音的音色和要分配给网格上各个指定点的乐音音高的信息，使乐音发生器产生乐音，由此产生具有预定音色的、与每一个用户指定点相对应的乐音音高。
因此，传统的公知演奏设备只能演奏预定模式的音色。此外，由于将给定乐音音高分配给指定点，传统的公知演奏设备不可避免地在演奏乐音的多样性方面出现演奏限制。
发明内容
考虑到上文，本发明的目的是提供一种改进的演奏设备，能够演奏具有各种演奏乐音和较高灵活性的音乐，以及一种用于所述演奏设备的乐音产生方法及计算机程序。
为了实现上述目的，本发明提供了一种改进的演奏设备，包括：以预定排列设置的多个按键开关；存储器，存储与按键开关相对应的多个乐音数据；采样部分，获取音频信号，从所获取的音频信号中截取乐音数据，并将所截取的乐音数据与按键开关相关联地写入到存储器中；以及乐音发生部分，使存储在存储器中的、与一个指定的按键开关相对应的任意一个乐音数据可听地发出声音。
在本发明的演奏设备中，采样部分获取音频信号，从所获取的音频信号中截取乐音数据，并将所截取的乐音数据与按键开关相关联地写入到存储器中。然后，在存储在存储器中的乐音数据中，由乐音发生部分使与用户操作的开关相对应的乐音数据可听地发出声音。即，从音频信号中截取的乐音数据与按键开关相关联，因此产生与用户的按键开关操作相对应的特定乐音。因此，通过将要获取的音频信号从一个切换到另一个，本发明允许各种乐音数据与按键开关相关联，因此可以通过利用各种乐音数据产生乐音来实现各种演奏。
作为一个示例，采样部分检测音频信号的静音部分，并截取除所检测的静音部分以外的至少一部分音频信号作为乐音数据。利用将静音部分截取为乐音数据的设置，可以有效地防止截取静音部分以出现不希望的静音。
作为一个示例，按照给定顺序排列多个按键开关，采样部分检测从音频信号中截取的各个乐音数据的相应频率，并且按照频率的顺序将各个乐音数据与多个按键开关相关联。利用该设置，按照频率的顺序被截取的乐音数据能够与按键开关相关联，因此，乐音数据能够按照乐音音高的顺序与按键开关相关联。
作为一个示例，采样部分检测音频信号中音位(phoneme)的起始点或位置，并从所检测到的音位的起始位置获取具有预定长度的声音数据作为乐音数据。该设置能够可靠地防止在通过音位的中间点处截取乐音数据。
不仅可以作为上述设备发明来构造并实现本发明，还可以作为方法发明来构造并实现本发明。此外，可以将本发明设置并实现为软件程序，用于例如计算机或DSP的处理器执行，或实现为存储这种软件程序的存储介质。此外，在本发明中使用的处理器可以包括具有硬件专用逻辑电路的专用处理器，更不用说能够运行希望软件程序的计算机或其它通用类型处理器。
下文将描述本发明的实施例，应当理解，本发明并不局限于希望的实施例，在不脱离基本原理的前提下，可以进行本发明的各种修改。因此，仅仅由所附的权利要求来限定本发明的范围。
附图说明
为了更好地理解本发明的目的和其它特征，以下将参考附图来更详细地描述本发明的优选实施例，其中：
图1是示出了根据本发明第一实施例的演奏设备的外观的透视图；
图2是示出了本发明第一实施例中按键开关组和发光显示部分的示例结构的图；
图3是示出了图1所示的演奏设备的示例电子结构的方框图；
图4是由图3所示的演奏设备执行的主处理的流程图；
图5是由图3所示的演奏设备1执行的自动演奏处理的流程图；
图6是由图3所示的演奏设备执行的乐音发生器设置改变处理的流程图；
图7是在图6的乐音发生器设置改变处理中执行的外部音色设置处理的流程图；
图8是图7所示外部音色设置处理的示例图；
图9是根据本发明第二实施例的演奏设备执行的外部音色设置处理的流程图；以及
图10是在第二实施例中执行的外部音色设置处理的示例图。
具体实施方式
现在，参考附图来给出根据本发明的演奏设备的描述。该演奏设备包括以矩阵排列设置的多个按键开关，并响应用户对于任意一个开关的按压(演奏操作)来产生乐音。演奏设备接收来自外部源(演奏设备以外)的音频信号，从音频信号剪切或截取并获取与按键开关相对应的乐音数据，并利用所获取的乐音数据，产生与演奏操作相对应的乐音。因此，本发明的演奏设备能够通过切换从其截取乐音数据的音频信号来获取多种乐音数据，由此执行各种音乐演奏。
<第一实施例>
参考图1-8来描述根据本发明第一实施例的演奏设备1。图1是示出了根据本发明第一实施例的演奏设备1的外观的透视图，图2是示出了按键开关组10和发光显示部分110的示例结构的图，从靠近操作设备1的用户的演奏设备1的前侧，按照与按键开关相对应的关系设置所述按键开关组10和发光显示部分110。演奏设备1通常是平坦的长方体形状，在其上表面上具有按键开关组10，包括以矩阵排列设置的多个按键开关(以下简单地称作“开关”)。更具体地，开关组10包括总共256个开关，即垂直方向16个开关，水平方向16个开关，按照矩阵排列这些开关。
每一个开关100是按钮开关，其中包含配备有LED等的对应发光显示部分110，所有开关100的发光显示部分110一起构成了发光显示部分组11。例如，响应对应开关100被用户的手指等按压，每一个发光显示部分110发光。可以利用X-Y坐标系来指示开关组10的每一个开关100和显示部分11的每一个发光显示部分110，其中Y坐标表示前后方向(图2中的垂直方向)，X坐标表示左右方向(图2中的水平方向)。下面，例如，将最左下的发光显示部分110的坐标表示为“mtLED(1，1)”，并且例如将最左下的开关100的坐标表示为“mtSW(1，1)”
在比上述开关组10和发光显示部分组11更靠近操作设备1的用户的演奏设备1的前方区域，设置了操作部分22，包括液晶显示部分21、用于接收用户操作的编码器开关22a、以及多个操作按钮22b。此外，在演奏设备1的后端表面上，设置了输入端23，用于将其与连接电缆300的一端相连。在另一端处，将连接电缆300与另一个设备(例如，另一个演奏设备1)相连，以便演奏设备1能够通过连接电缆300与其它设备进行通信。
图3是示出了图1所示的演奏设备1的示例电子结构的方框图。演奏设备1包括主CPU(中央处理单元)2以及通过总线16与CPU 2相连的ROM(只读存储器)3、存储部分4、RAM(随机存取存储器)5、乐音发生器(T.G.)6、D/A(数字模拟)转换器7、发声系统8、矩阵显示输入部分9和输入/输出部分14。
ROM 3中存储了用于运行演奏设备1的程序。存储部分4包括例如闪速存储器或硬盘的存储装置，可重写并能够存储数据。在存储部分4中，存储了预定程序(例如用于使演奏设备1执行音乐演奏的演奏处理程序)以及演奏程序所必需的预定数据。例如，必需的数据包括乐音产生设置数据，所述乐音产生设置数据是指示了对应关系的数据，所述对应关系是图1的开关100和被分配给开关100的乐音音高之间的对应关系，以及指示了在乐音发生器6中默认设置的音色。例如，将根据MIDI(乐器数字接口)标准来描述乐音产生设置数据。
RAM 5用作主CPU 2的工作区域，其中临时存储了从存储部分4读取的程序和数据。此外，RAM 5包括：坐标存储部分51，存储了指示开关组10的各个开关100的坐标的数据；对应关系存储部分52；以及音频信号存储部分53。
设置坐标存储部分51，以便存储各个开关100的ON/OFF状态。坐标存储部分51包括一个16×16的表，具有与图2所示的开关组10的开关100的排列相对应的存储位置，坐标存储部分51的每一个存储位置包括一比特标志。当在超过预定时间的时间内按压任意一个开关100时，将与所按压的开关100相对应的存储位置设为“1”。存储位置被设为“1”的状态表示对应开关100的ON状态，而存储位置被设为“0”的状态表示对应开关的OFF状态。
此外，对应关系存储部分52中存储了音调(note)编号表T，包括分配给各个开关100的音调编号的列表。在本实施例所使用的音调编号表T中，通过默认(或初始设置)，将16个音调编号分配给16个Y坐标(＝1-16)；将相同的16个音调编号分配给与X坐标(＝1-16)相对应的16个Y坐标组(或列)中的每一个，以便对于16个X坐标(即，16个定时)中的每一个，可以选择相同的乐音音高。这里，“音调编号”是指示了乐音音高等的数字值，从随后描述的演奏处理部分201提供给乐音发生器6；音调编号“60”指示了中心音阶音调“C4”。在本实施例中，将音调编号“60”到“75”顺序地分配给Y坐标；根据初始的默认设置，将音调编号“60”分配给Y坐标“1”，将音调编号“61”分配给Y坐标“2”，等等，直到将音调编号“65”分配给Y坐标“16”。
在所演示的示例中，如上所述，仅将不同的音调编号分配给16个Y坐标(即，将相同的音调编号分配给每一个组或每一列的16个Y坐标，因此对于每一个X坐标或定时，可以选择相同的音调编号)。可选地，可以将不同的音调编号分配给16×16(＝256)个开关100中的每一个。此外，要分配给开关100的音调编号并不局限于“60”-“75”的范围。
设置音频信号存储部分53，以便临时存储从外部获取的音频信号。
例如，乐音发生器6是一种MIDI乐音发生器(即，能够根据MIDI信息产生乐音或音频波形信号的乐音发生器)，产生具有预定音色的数字音频(乐音)信号，并将所产生的数字音频信号传送到D/A转换器7。在本实施例中，乐音发生器6能够根据存储在存储器中的乐音数据(波形数据)来产生任意的数字音频(乐音)信号，不仅包括多种类型的内部存储音色或内部音色(例如钢琴音色、吉他音色等)，还包括外部获取的希望音色(外部音色)。在乐音发生器6中，相对于向其分配的音调编号，将多种类型的乐音数据设置为外部音色的乐音波形数据。例如乐音发生器6包括可读/可写非易失性存储器，用于存储外部音色数据，根据其乐音音高频率，相对于分配给其的预定音调编号，将上述外部音色的多种类型的乐音数据(波形数据)存储在存储器中。通过上述音调编号表T，将音调编号与开关100进行关联；即，根据其各自音高，向多种类型的乐音数据赋予各自的音调编号，以使其与开关100相关联。乐音发生器6不仅从主CPU 2接收音色指定，还接收要产生的乐音的音调编号指定，由此根据指定的音色和音调编号，从上述存储器中读取乐音数据(波形数据)。因此，乐音发生器6根据所读取的乐音数据(波形数据)来产生数字音频(乐音)信号，以便在预定时间长度内(例如200毫秒)可听地再现数字音频信号或使其发出声音。注意，可以通过用户开启一个希望的开关200、或根据分离存储的自动演奏信息来指定要产生的乐音的音调编号。注意，要存储在存储器中的乐音数据(波形数据)可以是除PCM格式以外的任意希望的压缩格式，例如DPCM或ADPCM格式。
D/A转换器7将从乐音发生器6接收的数字音频信号转换为模拟音频信号，并将模拟音频信号提供给发声系统8。发声系统8可听地再现所提供的模拟音频信号或使其发出声音。
矩阵显示输入部分9包括上文参考图1所述的开关组10和发光显示部分组11，以及子CPU 12。
子CPU 12检测每一个被按压的开关100(图2)的坐标，并将所检测的坐标提供给主CPU 2，作为被按压开关位置信息。
定时器13对时间进行计数，以便向主CPU 2通知所计数的时间。输入/输出部分14是接口电路，用于输入/输出来自/去往存储介质400(例如SD卡(注册商标)或floppy(注册商标)盘)的数据。
控制与其相连的每一个组件的操作的主CPU 2执行演奏程序，以便充当演奏处理部分201、乐音数据获取部分202、分配处理部分203以及显示处理部分204。
演奏处理部分201使用存储在存储部分4中的乐音产生设置数据来控制由乐音发生器6执行的音频信号产生，以便能够产生与音乐演奏的用户所操作开关100相对应的乐音。更具体地，作为初始化操作，演奏处理部分201向乐音发生器6指定预定音色，并通过初始设置在音调编号表T中登记与各个开关100的Y坐标位置相对应的音调编号。
演奏处理部分201从子CPU 12接收被按压开关位置信息，以获取被按压开关100的坐标。
演奏处理部分201参考音调编号表T，以识别与所通知的坐标相对应的音调编号，并向乐音发生器6通知所识别的坐标。因此，乐音发生器6利用当前设置的音色，产生与用户按压的开关100相对应的音频信号。按照这种方式，用户能够利用如同键盘的开关组10来执行演奏操作。
当按压任意一个开关100已经超过预定时间长度时，演奏处理部分201设置(即，开启)与用户按压的开关100相对应的存储位置处的标志。响应在较长时间内保持按压ON状态的开关100，由演奏处理部分201取消ON状态，即，复位所设的标志。然后，一旦演奏处理部分201接收到已经由用户通过开关22给定的、用于选择自动演奏设置的指令时，执行自动演奏处理。在自动演奏处理中，演奏处理部分201重复地从坐标存储部分51的左端向右端移动要发声音调串指针P。只有当要发声音调串指针P和处于ON状态的任意开关100的存储位置彼此重叠时，演奏处理部分20才命令乐音发生器6产生乐音。因此，在自动演奏处理中，在Y轴呈现乐音音高，而在X轴呈现乐音产生定时，因此，允许演奏设备1容易地执行音乐演奏。
“要发声音调串指针P”是一种指针，用于指示音调的乐音产生，在与坐标存储部分51中的特定X轴坐标位置相对应的Y轴坐标上的所有音调(即，一列中的所有音调)中，要产生的音调的标志被设为值“1”。利用由要发声音调串指针P指示的、以重复方式从“1”到“16”变化的X坐标位置，重复地执行在乐音产生定时“1”到“16”处制订的音调的自动演奏。
此外，当用户已经给出用于改变乐音发生器设置的指令(“音色发生器设置改变指令”)时，演奏处理部分201执行处理(乐音发生器设置改变处理)，用于改变要在乐音发生器6中设置的音色和按键分配。具体地，当已经从用户接收到用于改变被分配给开关100的乐音产生设置(乐音音高等)的指令时，根据指令改变按键开关100和在音调编号表T中登记的音调编号之间的对应关系演奏处理部分201实现了按键分配设置改变。
此外，如上所述，演奏处理部分201能够将在乐音发生器6中设置的音色改变为内部音色或外部音色。当指令用于选择设置外部音色的模式(即，乐音产生数据演奏模式)时，演奏处理部分201执行外部音色设置处理，用于在乐音发生器6中将从外部获取的音频信号截取的音频数据(乐音数据)设为外部音色。
在外部音色设置处理中，演奏处理部分201使乐音数据获取部分202从外部获取的音频信号中获取编号与开关100的Y坐标相对应的乐音数据(在该情况下，16个乐音数据)。然后，演奏处理部分201使分配处理部分203将各个乐音数据与开关100的Y坐标进行关联。通过参考音调编号表T来执行这种关联，以便将与开关100相对应的音调编号分配给乐音数据，并在乐音发生器6中相对于各个音调编号来设置乐音数据。例如，从外部获取的音频信号中提取具有特定乐音音高的每一个部分，并截取如此提取的部分作为具有特定乐音音高的乐音数据。
如上所述，由于可以将从外部获取的音频信号中截取的乐音数据设为外部音色，本实施例能够通过将音频信号从一个切换到另一个来获取各种外部乐音，由此产生大量各种乐音。
乐音数据获取部分202扩展或解压通过输入/输出部分从存储介质400输入的音频信号、或通过随后描述的通信I/O 24或25从外部源下载的音频信号，将如此解压的音频信号存储在音频信号存储部分53中，然后，按照上述方式从音频信号中获取乐音数据。例如是MP(MPEG音频层)3格式的音频信号是表示音乐片段(例如一首日本流行歌曲)的信号。随后将参考图7的流程图来详细描述由乐音数据获取部分202执行的处理。如下参考图7的流程图详细所述，分配处理部分203执行处理，用于将乐音数据获取部分202获取的乐音数据分配给开关100。
显示处理部分204执行用于控制由发光显示部分组11执行的发光显示的处理(显示处理)。在显示处理中，在与预定乐音产生时间长度相同的时间内，显示处理部分204点亮与被用户按压的开关100相对应的发光显示部分110。即，当在较短时间内按压开关100时，显示处理部分204利用较大的光强度点亮对应发光显示部分110，而当在较长时间内按压开关100以进入ON状态时，显示处理部分204利用较小的光强度点亮对应发光显示部分110，直到ON状态被取消。此外，如mtLED(7，10)、mtLED(7，7)和mtLED(7，2)所示，当要发声音调串指针P和处于ON状态的开关100的坐标重叠时，只要重叠持续，显示处理部分204利用较大的光强度点亮对应发光显示部分110，然后利用较小的光强度点亮。
返回参考图3，通信I/F 24和通信I/O 25通过总线15与主CPU 2相连。通信I/F 24是一种接口电路，用于与通过图1所示的通信电缆300被连接到输入端子23的另一个设备进行通信。另一方面，通信I/O25是一种接口电路，用于通过未示出的广域网(例如因特网)或LAN(局域网)进行通信。
图4是由图3所示的演奏设备1执行的主处理的流程图。当开启演奏设备1的主电源时执行主处理。首先，在步骤S1，演奏处理部分201执行预定的初始化处理。在初始化处理中，演奏设备1参考存储在存储部分4中的乐音产生设置数据，从而在乐音发生器6中设置由乐音产生设置数据表示的预定初始乐音数据，并且还在音调编号表T中登记音调编号和开关100之间的对应关系。
此外，演奏处理部分201开始执行随后将参考图6的流程图进行描述的乐音发生器设置处理，并且如随后参考图5的流程图所述，还响应由用户给定的自动演奏设置指令，开始执行自动演奏处理。对于每一个开关100，按照下述方式来执行以下步骤S2-S9的操作。
在步骤S2，演奏处理部分201确定是否已经按压了处于操作的开关100。如果已经按压了开关100，从子CPU 12向演奏处理部分201提供被按压开关位置信息。当已经提供了这种被按压开关位置信息时，确定已经按压了开关100。如果确定还没有按压开关100(在步骤S2处“否”确定)，并且如果在步骤S3通过乐音产生处理产生了针对任意其它开关100的乐音，则演奏处理部分201终止针对其它开关100的乐音产生，然后重复步骤S2的操作。
另一方面，如果确定已经按压了开关100(在步骤S2处“是”确定)，则演奏处理部分201在步骤203执行上述乐音产生处理。
即，被按压开关位置信息向演奏处理部分201通知了被按压开关100的坐标，并利用所通知的被按压开关100的坐标来查找音调编号表T。然后，演奏处理部分201从表T中获取与被按压的开关100相对应的音调编号，并将所获取的音调编号提供给乐音发生器6。
因此，乐音发生器6按照设定的音色产生给定音调编号的音频信号，并将所产生的音频信号提供给D/A转换器7。例如，如果当前设置的音色是内部音色，则乐音发生器6检测设定内部音色(例如钢琴)中的音调编号，并识别与所检测到的音调编号相对应的乐音音高，所以乐音发生器6产生了具有设定内部音色(例如钢琴)的、所识别乐音音高的音频信号。另一方面，如果当前设置的音色是外部音色，则乐音发生器6检测设定外部音色中的音调编号，并识别与所检测到的音调编号相对应的乐音数据的音频信号提供给D/A转换器7。
然后，在步骤S4，演奏处理部分201确定是否已经释放了开关100的按压。可以通过确认来自子CPU 12的被按压开关位置信息是否已经终止来判断开关100的释放。
如果确定已经释放了开关100的按压(在步骤S4处“是”确定)，则演奏处理部分201返回到步骤S2，但是，如果还没有释放开关100的按压(在步骤S4处“否”确定)，演奏处理部分201在步骤S5进一步确定是否在较长时间内(即，在超过预定时间的时间内)按压开关100；具体地，通过确认是否在超过预定时间的时间内输入了来自子CPU 12的被按压开关位置信息来进行该确定。
如果确定没有按压开关100超出预定时间(步骤S5“否”确定)，则演奏处理部分201返回步骤S4，但是，如果确定已经按压开关100超出预定时间(步骤S5“是”确定)，则在步骤S6，演奏处理部分201进一步确定被按压的开关100是否处于ON状态；具体地，通过确认坐标存储部分51中与被按压开关100相对应的存储位置处是否当前设置了(设为“1”)标志，来进行该确定。
如果被按压的开关100不处于ON状态(在步骤S6“否”确认)，则演奏处理部分201将被按下的开关100设在ON状态，并且在步骤S7，设置坐标存储部分51中对应存储位置处的标志(设为“1”)。如果被按压的开关100处于ON状态(在步骤S6“是”确认)，则在步骤S8，演奏处理部分201将被按下的开关100设在OFF状态，即，复位坐标存储部分51中对应存储位置处的标志(设为“0”)。
之后，在步骤S9，演奏处理部分201使显示处理部分204执行显示处理。在显示处理中，只要开关100的按压持续，显示处理部分204就利用较大的光强度照亮与被按压的开关100相对应的发光显示部分110。此外，显示处理部分204利用较小的光强度照亮与已经处于ON状态的被按压开关100相对应的发光显示部分110。之后，演奏处理部分201返回步骤S2。
图5是由图3所示的演奏设备1执行的自动演奏处理的流程图。在自动演奏处理中，在步骤S11，演奏处理部分201首先在坐标存储部分51的X坐标“1”的区域中定位要发声音调串指针P。接下来，演奏处理部分201扫描与由要发声音调串指针P所指示的X坐标位置相对应的整个Y轴区域(即，所有Y坐标)，以检测指针指示的区域中当前处于ON状态的任意开关100(步骤S12)。如果要发声音调串指针P指示了与X坐标“1”相对应的区域，则演奏处理部分201从“mtSW(1，1)”到“mtSW(1，16)”进行扫描。
在步骤S13，演奏处理部分201对当前处于ON状态的开关100执行上述处理。然后，在步骤S14，演奏处理部分201使显示处理部分204执行显示处理，用于首先利用较大的光强度使当前处于ON状态的开关100在预定时间内被点亮，然后，利用较小的光强度将其点亮。这里，“预定时间”与要发声音调串指针P和开关100的X坐标彼此重叠的持续的时间长度相对应；因此，在要发声音调串指针P和开关100的X坐标彼此重叠的时间长度内(即，只要满足该条件)，利用较大的光强度点亮与开关100对应的发光显示部分110。
然后，在步骤S15，演奏处理部分201待机预定时间，然后，在步骤S16，确定由要发声音调串指针P所指示的区域是否是最右边的X坐标(在这种情况下是“16”)。如果由要发声音调串指针P所指示的区域是最右边的X坐标(步骤S16“是”确定)，则演奏处理部分201返回步骤S11，而如果由要发声音调串指针P所指示的区域不是最右边的X坐标(步骤S16“否”确定)，则在步骤S17，演奏处理部分201将要发声音调串指针P所指示的X坐标加“1”，即，将要发声音调串指针P移向下一个区域(即，位于当前由指针P指示的区域右方的区域)。之后，演奏处理部分201返回步骤S12。
图6是由图3所示的演奏设备1执行的乐音发生器设置改变处理的流程图，以及图7是在图6的乐音发生器设置改变处理中执行的外部音色设置处理的流程图。图8是图7所示外部音色设置处理的示例图。
首先，在步骤S21，演奏处理部分201确定是否已经接收到来自用户的音色设置改变指令。如果还没有接收到来自用户的音色设置改变指令(步骤S21“否”确定)，则演奏处理部分201跳到步骤S23，而如果已经接收到来自用户的这种音色设置改变指令(步骤S21“是”确定)，则演奏处理部分201进行到步骤S22，以便根据用户的指令改变音色设置。
然后，在步骤S23，演奏处理部分201确定是否已经接收到来自用户的按键分配改变指令。如果还没有接收到来自用户的按键分配改变指令(步骤S23“否”确定)，则演奏处理部分201跳到步骤S25，而如果已经接收到来自用户的这种按键分配改变指令(步骤S23“是”确定)，则演奏处理部分201进行到步骤S24，以便根据用户的指令来改变在音调编号表T中登记的、音调编号与开关100之间的对应关系。
在步骤S25，演奏处理部分201确定用户是否已经选择了乐音产生数据演奏模式。如果用户还没有选择乐音产生数据演奏模式(步骤S25“否”确定)，则演奏处理部分201返回步骤S21，而如果用户已经选择了乐音产生数据演奏模式(步骤S25“是”确定)，则在步骤S26，演奏处理部分201使乐音数据获取部分202和分配处理部分203执行外部音色处理。
在图7的外部音色处理中，在步骤S261，乐音数据获取部分202从外部源(演奏设备1以外)读取(或得到)音频信号，然后，在解压或扩展音频信号之后，将音频信号写入到音频信号存储部分53中。在步骤S262，乐音数据获取部分202从所读取(或得到)的音频信号中提取每一个静音部分。通过提取信号电平连续低于预定电平的部分的音频信号的段作为静音部分，来实现提取。在图8的(a)所示的音频信号中，例如，存在信号的前端和后端处的这种静音部分(如阴影部分所示)，在步骤S262提取这些静音部分。
在步骤S263，乐音数据获取部分202从存储在音频信号存储部分53中的音频信号中删除所提取的静音部分。图8的(b)示出了从中删除了静音部分的(a)中所示的音频信号。如果还将这种静音信号提取为乐音数据，则静音部分的乐音数据会导致不希望的静音；即，在步骤S263删除静音部分能够有效地防止静音部分的乐音数据产生不希望的静音。
此外，在步骤S264，乐音数据获取部分202检测存储在音频信号存储部分53中的音频信号的再现时间t2(秒)。如图8的(c)中d1-d16所示，乐音数据获取部分202随机地从0(秒)到t2(秒)的范围内截取每一个具有预定长度(例如200毫秒)的16个数据作为乐音数据，然后，在步骤S265，将所截取的数据存储在RAM 5中。尽管在所演示的实施例中截取了16个数据，在步骤S265，可以截取与Y轴方向的被按压开关100的数目相对应的、任意数目的乐音数据。
在步骤S266，分配处理部分203对于存储在RAM 5中的每一个乐音数据执行例如FFT(快速傅立叶变换)的频率分析。通过频率分析，分配处理部分203获取了每一个乐音数据的峰值频率(即，多个构成分析后的乐音数据的频率中具有最高电平的频率，例如，基频或音高频率)。在步骤S267，分配处理部分203按照以下方式将乐音数据分配给各个开关100的Y坐标：以峰值频率的顺序，沿Y轴方向将乐音数据与开关组10的开关相关联。即，每一个Y坐标位置与不同乐音音高相对应。
根据在步骤S267执行的分配，分配处理部分203查找音调编号表T，以识别与开关100相对应的音调编号。然后，在步骤S268，分配处理部分203将如此识别的音调编号添加到对应的乐音数据，并将具有所添加的音调编号的乐音数据提供给乐音发生器6，作为外部音色。然后，在步骤S269，演奏处理部分201将乐音发生器6的音色设为外部音色。
返回参考图6，在步骤S27，演奏处理部分201确定是否已经指示终止乐音产生数据演奏模式。如果已经指示终止乐音产生数据演奏模式(步骤S27“是”确定)，则在步骤S28将乐音发生器6的音色复位为初始音色设置之后，演奏处理部分201返回步骤S21。另一方面，如果确定还没有指示终止乐音产生数据演奏模式(步骤S27“否”确定)，则在步骤S29，演奏处理部分201进一步确定乐音数据改变定时是否已经到达。例如，“乐音数据改变定时”是当已经经过了预定时间时的时间点、当接收到来自用户的乐音数据改变指令时的时间点等。
如果乐音数据改变定时还没有到达(步骤S29“否”确定)，则演奏处理部分201返回步骤S27，而如果乐音数据改变定时已经到达(步骤S29“是”确定)，则演奏处理部分201返回步骤S26。在步骤S26，执行上述外部音色设置处理，其中从不同于最后部分的部分处(参见图8的(c))的音频信号截取乐音数据，因此能够获取与最后获取的乐音数据不同的乐音数据。因此，即使使用了相同的音频信号，也获取了不同的乐音数据，因此当每一次乐音数据改变定时到达时，可以根据不同的乐音数据发出不同音频的声音。结果，演奏设备1能够执行各种音乐演奏。
根据按照上述方式设置的本实施例，通过执行外部音色设置处理，演奏设备1不仅能够产生具有内部音色的乐音，还能够产生具有外部获取(即外部)音色的乐音，结果能够实行具有较高灵活性的各种演奏。
<第二实施例>
下面参考图3、9和10来描述本发明的第二实施例。第二实施例与第一实施例的不同之处在于，尽管设置第一实施例，以便随机地从音频信号截取乐音数据，还可以设置第二实施例，以便从音频信号中检测由人发出的音位的各个起始位置，然后从对应的起始位置截取每一个均具有预定长度的声音数据，作为乐音数据。第二实施例中的其它设置和处理与第一实施例相似，因此下面不再进行描述以避免不必要的重复。
图9是在第二实施例中执行的外部音色设置处理的流程图。图10是在第二实施例中执行的外部音色设置处理的示例图。在图10中，利用与图7相同的参考字符来表示与图7的外部音色设置处理中相同的步骤，并且不再对其进行描述以避免重复。在执行步骤S264之后，在步骤S270，乐音数据获取部分202a检测各个音位的起始位置。在图10的(a)所示音频信号的情况下，检测到由箭头所示的位置作为各个音位的起始位置。
现在描述用于检测音位的起始位置的示例方法。通常，语音部分比非语音部分具有更多特征频率分量，例如共振峰。因此，乐音数据获取部分202a将音频信号划分为预定数目的采样数据，并对于每一个采样数据执行频率分析，由此根据特征频率分量来检测音位。乐音数据获取部分202a根据特征频率分量随时间的变化来确定音位之间的间断(break)，并检测音位之间的间断作为音位的起始位置。
然后，在步骤S271，乐音数据获取部分202a随机地选择所检测到的16个音位起始位置，并从对应的音位起始位置获取16个声音数据(即，语音数据)，每一个声音数据具有预定的长度。按照这种方式，如图10的(b)中所演示，获取了乐音数据d1-d16。
利用按照上述方式设置的第二实施例，从音频信号中对应的音位起始位置获取每一个具有预定长度的声音数据(即，语音数据)，作为乐音数据。因此，第二实施例能够可靠地防止在通过音位的中间点开始乐音数据的声音。
作为示例，还可以如下设置本发明的各种修改。
(1)尽管设置上述第一实施例，以便随机地从音频信号中截取乐音数据，以及设置上述第二实施例，以便随机地检测音频信号音位的各个起始位置，从而从对应的音位起始位置截取每一个具有预定长度的数据，作为乐音数据，本发明并不局限于此。还可以设置本发明，以便截取音频信号的不同段作为各个乐音数据。
(2)此外，尽管已经将第一和第二实施例描述为在每一个乐音或声音产生数据改变定时，将要输入到乐音发生器6的乐音数据切换为外部音色，本发明并不局限于此。例如，可以设置本发明，以便将相同乐音数据存储在乐音发生器6中，并利用相同的乐音数据来实现声音产生，直到取消乐音数据产生演奏模式。
(3)此外，尽管在第一和第二实施例中，按照乐音数据的音高频率的顺序将乐音数据分配黑开关100的Y坐标位置，本发明并不局限于此，只需将不同乐音数据分配给各个开关100。例如，可以按照被截取的顺序或按照随机方式，将所截取的数据分配给各个开关100。
(4)此外，用于利用开关100执行音乐演奏的方法并不局限于上述常规演奏方法、或基于自动演奏设置的演奏方法。例如，可以进行设置，以便一旦用户按压任意一个开关100，则自动顺序地选择其它开关100(例如相邻的开关)，以便执行与其它开关100相对应的声音产生。
(5)此外，开关组10的开关的设置并不局限于矩阵设置。在第一实施例中，只需提供多个开关100。在第二实施例中，只要按照给定的顺序依次地设置开关100，则无需开关100的矩阵排列。
(6)此外，本发明的演奏设备并不局限于第一和第二实施例的结构，可以将其构造为键盘等用作一组按键开关的电子钢琴、electone(商标)等。

Claims (10)

1.一种演奏设备，包括：
以预定排列设置的多个按键开关；
存储器，存储与按键开关相对应的多个乐音数据；
乐音数据获取部分，获取音频信号，将音频信号划分为预定数目的采样数据，并对于每一个采样数据执行频率分析，由此根据特征频率分量来检测音位；根据特征频率分量随时间的变化来确定音位之间的间断，并检测音位之间的间断作为音位的起始位置；随机选择所检测到的多个音位起始位置，并从音频信号中对应的音位起始位置截取每一个均具有预定长度的多个声音数据，作为乐音数据；将所截取的数据写入到所述存储器中；
分配处理部分，对于存储在存储器中的每一个乐音数据执行快速傅立叶变换；通过快速傅立叶变换，获取每一个乐音数据的峰值频率；按照峰值频率的顺序，沿乐音音高的方向将乐音数据与按键开关组中的按键开关相关联，以这样的方式将乐音数据分配给按键开关的特定坐标；以及
乐音发生部分，利用按键开关中相应的指定按键开关，可听见地奏响与所存储的乐音数据相对应的乐音中的任意一个。
2.根据权利要求1所述的演奏设备，其中，所述乐音数据获取部分从所获取的音频信号中提取每一个静音部分，并删除所提取的静音部分。
3.根据权利要求1所述的演奏设备，其中，所述多个按键开关被设置在矩阵排列中。
4.根据权利要求3所述的演奏设备，其中，按键开关的矩阵排列中的各个X坐标位置与彼此不同的乐音产生定时相对应。
5.根据权利要求3或4所述的演奏设备，其中，按键开关的矩阵排列中的各个Y坐标位置与彼此不同的乐音音高相对应。
6.根据权利要求3或4所述的演奏设备，其中，按键开关的矩阵排列中的各个Y坐标位置与彼此不同的乐音数据相对应。 
7.根据权利要求1所述的演奏设备，还包括音调表，根据与按键开关相关联的乐音数据的音高，存储所述多个按键开关和音调之间的对应关系。
8.根据权利要求1所述的演奏设备，其中，所述乐音发生部分可听见地奏响与响应用户的操作指定的一个开关相对应的任意一个乐音数据。
9.根据权利要求1所述的演奏设备，还包括：存储部分，存储与希望的音乐演奏相对应的所述多个按键开关的开/关状态；以及读出控制部分，响应再现演奏指令，从所述存储部分中读出所述多个按键开关的开/关状态，以及
其中所述乐音发生部分可听见地奏响与指定的按键开关相对应的乐音数据，所述指定的按键开关是根据通过所述读出控制部分读出的开/关状态指定的。
10.一种用于使用演奏设备产生可听见的声音的方法，所述演奏设备包括以预定排列设置的多个按键开关，存储与按键开关相对应的多个乐音数据的存储器，以及利用按键开关中相应的指定按键开关，可听见地奏响与所存储的乐音数据相对应的乐音中的任意一个的乐音发生部分，所述方法包括步骤：
获取音频信号；
将音频信号划分为预定数目的采样数据，并对于每一个采样数据执行频率分析，由此根据特征频率分量来检测音位；
根据特征频率分量随时间的变化来确定音位之间的间断，并检测音位之间的间断作为音位的起始位置；
随机选择所检测到的多个音位起始位置，并从音频信号中对应的音位起始位置截取每一个均具有预定长度的多个声音数据，作为乐音数据；
将所截取的数据写入到所述存储器中；
对于存储在存储器中的每一个乐音数据执行快速傅立叶变换；
通过快速傅立叶变换，获取每一个乐音数据的峰值频率；
按照峰值频率的顺序，沿乐音音高的方向将乐音数据与按键开关 组中的按键开关相关联，以这样的方式将乐音数据分配给按键开关的特定坐标；以及
经由所述乐音发生部分，利用相应的指定按键开关，可听见地奏响与所存储的乐音数据相对应的乐音中的任意一个。 
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