CN2651890Y - 乐音信号生成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种乐音信号生成装置，具有产生乐音信号的多个发音子(乐音信号生成部)，对该乐音信号实施有关音色效果的所定的处理，并将被处理后的乐音信号进行适宜的混合。音色附加模块由音调LFO(20)、音调EG(21)及振幅LFO(23)构成，由此实现对发音子分别实施音色附加处理。音色附加模块通过多个选择器(15，16)与发音子相连接，通过该选择器对发音子进行是否实施音色附加处理的切换。另外，还设置有滤波器LFO(29)、滤波器EG(30)、合成电路(31)以及时变滤波器(28)，将由发音子输出的混合乐音信号的音色进行适当的变更。

Description

乐音信号生成装置

技术领域

本实用新型涉及适用于移动电话机等移动终端装置的简易型乐音信号生成装置。

背景技术

众所周知，电子式乐音信号生成装置由生成乐音信号的发音子(乐音信号生成部)和对该发音子生成的乐音信号付与颤音、振音等效果、使音色发生微妙变化的音色模块构成。另外，近年来的乐音信号生成装置具有多个发音子，可以同时形成多个乐音信号。

在具有多个发音子的乐音信号生成装置中，如图8所示的那样，对各发音子分别设置有音色模块，因而在各发音频道可以理想地形成多种的乐音。但是，当对各发音子设置音色模块时，会象最近那样发生发音频道数增多倾向的状况，并带来成本上升，特别是作为适用于被要求为低价格的移动电话机等的乐音信号生成装置来讲是不能令人满意的。

对于图8所示的乐音信号生成装置，也可以如图9所示的那样，对多个发音子设置1个音色模块。但在这样的结构中，只能对各乐音信号付与共同的效果，发生乐音会有单调的缺点。

另外，作为以往的技术，如刊登在特开2000-122650号(4页～5页、参照图3)上的「乐音数据处理装置」为众所知。在该装置中，对各频道的再生数据可以选择地付与效果(EFFECT)。但是，该装置只能适应一种乐音合成方法〔具体来讲为WT(Waveform Table)方式)，不能适用于根据多个不同种类的乐音形成方式生成乐音数据的装置。

实用新型内容

本实用新型是考虑上述的情况而产生的，其目的在于：提供一种以比较低的价格来构成、而且对多个乐音信号可以付与多种的效果、还可以适用于多个乐音合成方式的乐音信号生成装置。

本实用新型的乐音信号生成装置，具有多个发音子(乐音信号生成部)，对该多个发音子分别进行所定的适宜的音色附加及效果附加，并合成输出。使该音色附加具体化的音色附加模块即作用于各发音子、也作用于多个发音子的合成输出。

比如，可以由音调LFO(Low Frequency Oscillator)、音调EG(EnvelopeGenerator)及振幅LFO来构成将通过发音子生成的乐音信号进行微小变更的音色附加模块。另外，音色附加模块和各发音子通过多个选择器相连接，并可切换让音色附加是否作用于各发音子。还有，对于适宜地合成多个发音子的输出也可以让别的音色附加模块发挥作用。该音色附加模块如由滤波器LFO、滤波器EG、合成电路以及时变动滤波器所构成。这样，可以将多个发音子的合成输出的音色进行更加细微的变更。另外，根据通过选择器将多个发音子的输出来进行合成，可以切换是否实施时变动滤波器的作用。这样，可以采用数量比较少的音色附加模块对数量比较多的发音子进行适宜的音色附加。

这样一来，可以构成比较便宜、而且简易的乐音信号生成装置、还可以对多个乐音信号付与多种的效果。

附图说明

图1为表示装于本实用新型的第1实施例的乐音信号生成装置内的音源电路结构的方框图。

图2为表示本实用新型的第1实施例的乐音信号生成装置的整体结构方框图。

图3为表示图1所示的发音子7-1的内部结构方框图。

图4为表示图1所示的音源电路所实施的音色模块分配处理的流程图。

图5为表示图2所示的乐音信号生成装置的动作、特别是定序器处理的流程图。

图6为表示图2所示的乐音信号生成装置的动作、特别是使用键盘的实时演奏处理的概要流程图。

图7为表示本实用新型的第2实施例的乐音信号生成装置的大致结构的方框图。

图8为表示以往的乐音信号生成装置的结构例的方框图。

图9为表示以往的乐音信号生成装置的其他的结构例的方框图。

图10为表示本实用新型的第3实施例的乐音信号生成装置的大致结构的方框图。

图11为表示图10所示的时变动LPF的内部结构方框图。

图12A为表示图10所示的白噪声发生器的输出波形图。

图12B为表示图11所示的低频信号发生器的输出波形图。

图13为表示图11所示的数字LPF的截止频率周边的特性变化图。

具体实施方式

下面，对本实用新型，参照实施例和附图进行详细地说明。

图1为表示本实用新型的第1实施例的乐音信号生成装置的音源电路的结构方框图，图2为表示乐音信号生成装置的全体结构方框图。在图2中，符号1表示具有MIDI(Musical Instrument Digital Interface)规格的键盘，通过用户的键盘操作来输出MIDI规格的乐音数据(以下称MIDI数据)。在该键盘1上设置有：检测相当于由黑键及白键构成的键盘乐器的键盘和用户设定音色参数等的各种参数的开关组、检测黑键及白键的开/关、及参数设定用的开关的开/关、并根据该检测结果生成MIDI数据的MIDI数据生成电路。

符号2表示存储具有SMF(Standard MIDI File)及SMAF等的规格的乐曲文档的存储部，符号3表示定序器。该定序器3将从存储部2读取的乐曲文档暂时存储于内部，在该暂时存储的乐曲文档为SMF规格的情况，将乐曲文档所包含的MIDI数据根据该乐曲文档所包含的时间数据顺序地输出。符号4表示合成及切换电路，通过操作切换开关将键盘1的输出和定序器3的输出合成、或选择其中的一方的输出并输入到音源电路5。

下面，参照图1来对音源电路5的结构详细地进行说明。

在图1当中，符号7-1至7-n表示各个发音子(乐音信号生成部)，根据从所述图2所示的合成或切换电路4输出的MIDI数据生成乐音信号。作为适用于这些发音子7-1至7-n的乐音信号生成方式可以采用数种类的方式，比如，分别对发音子7-1采用WT(波形表)方式、对发音子7-2至7-(n-1)采用FM(Frequency Modulation)方式、对发音子7-n采用VA(物理模型)方式，生成乐音信号。

图3为表示发音子7-1(WT方式)的结构方框图。在这里，符号9表示根据音调信息及基本音色信息形成锯齿状变化的相位数据的相位发生器(PG：Phase Generator)。该PG9是由按所定的比率将音调信息累加、其累加值由每当达到基本音色信息指定的值时被还原的累加部分和将基本音色信息指定的补偿值加到其累加值的加法部分构成。另外，合成电路10将音调信息和图1所示的通过选择器15-1提供的数据合成(比如相加)，并将该合成结果输出到PG9。另外，PG9的输出被提供给WT(波形表)11，从该WT11读取乐音波形数据(数字数据)并提供给合成电路12。合成电路12将由振幅包迹(EG)发生电路12a输出的包迹数据和图1所示的通过选择器16-1提供的数据合成(比如相加)，而且还将该合成结果和由WT11输出的乐音波形数据合成(比如相加)。即、将振幅包迹发生电路12a的输出包迹付与WT11的输出乐音波形，而且根据选择器16-1的输出数据进行振幅调制，通过这样，生成乐音波形数据并输出。

这样，发音子7-1为通过WT方式生成乐音波形的电路，通过选择器15-1的输出数据来调制乐音波形的音调，还有，根据对选择器16-1的输出数据将乐音波形的振幅进行调制。

同样，发音子7-2也根据选择器15-2的输出数据来调制乐音波形的音调，还有，根据对选择器16-2的输出数据将乐音波形的振幅进行调制。关于发音子7-3至7-n也均为同样。

接下来，在图1中，符号20表示作为音色附加模块的音调LFO(LowFrequency Oscillator)，产生音调调制用的低频波形并输出到合成电路22。波形的形状(正弦波、三角波、方波等)、频率及振幅作为后面所述的模块参数被设定。符号21表示作为音色附加模块的音调EG(EnvelopeGenerator)，产生音调时变动用的包迹信号并输出到合成电路22。该包迹信号将初期值、目标值、变化比率等作为模块参数来设定。在这里，由合成或切换电路4(图2)输出的MIDI数据内的Exclusive Message里包含有设定音调LFO20及音调EG21的特性的模块参数(设定信息)。另外，上述的音调LFO20可以将颤音效果付与给所述的发音子7-1至7-n所生成的乐音数据。

合成电路22将音调LFO20的输出及音调EG21的输出合成(比如相加)并输出到选择器15-1至15-n。通过由合成或切换电路4输出的MIDI数据内的Control Change(或Exclusive Message)中包含的模块编码信息来控制选择器15-1至15-n，选择所述合成电路22的输出或预先设定的固定值的一方，分别输出到所述发音子7-1至7-n。

符号23表示振幅LFO，产生振幅调制用的低频波形并输出到选择器16-1至16-n。设定该振幅LFO23的特性(波形形状、频率及振幅)的设定信息作为模块参数包含在合成或切换电路4输出的MIDI数据中的Exclusive Message内。通过该振幅LFO23，可以将颤音效果付与给所述发音子7-1至7-n所生成的乐音数据。选择器16-1至16-n由合成或切换电路输出的MIDI数据内的Control Change(或ExclusiveMessage)所包含的模块编码信息来控制，选择所述振幅LFO23的输出或事先设定的固定值的一方并分别输出到所述发音子7-1至7-n。

符号25-1表示选择器，对应所述MIDI数据内的Control Change(或Exclusive Message)中包含的模块编码信息将所述发音子7-1的输出输出到合成电路26或合成电路27。同样，选择器25-2根据切换信号将所述发音子7-2的输出输出到合成电路26或合成电路27。还有，选择器25-n根据切换信号将所述发音子7-n的输出输出到合成电路26或合成电路27。合成电路26将选择器25-1至25-n的输出合成(比如相加)，并输出到时变动滤波器28。

符号29表示滤波器LFO，产生低频波形并输出到合成电路31。符号30表示滤波器EG，产生滤波器控制用的包迹信号并输出到合成电路31。在MIDI数据内的Exclusive Message中包含有设定这些滤波器LFO29及滤波器EG30各特性的设定信息。另外，通过上述的滤波器LFO29可以对发生乐音付与喔喔(wow-wow)效果。还有，滤波器EG30可以用于模拟所定乐器的音色衰减或有意附加音色变化的情况。

合成电路31将滤波器LFO29及滤波器EG30的输出合成(比如相加)，并输出到时变动滤波器28。时变动滤波器28通过将合成电路26输出的数字乐音数据进行滤波来变更高谐波成分，这样，通过微妙变更音色的电路的合成电路31的输出来变动该滤波器的时间常数。该时变动滤波器28的输出被提供给合成电路27。

合成电路27将上述的时变动滤波器28的输出及选择器25-1至25-n的输出合成(比如相加)，生成乐音数据并输出。该合成电路27的输出被变换成模拟信号提供给扬声器(图中省略)。

这样，根据上述的音源电路5可以通过选择器15-1至15-n及选择器16-1至16-n自由地选择将震音及颤音等效果付与或不付与发音子7-1至7-n产生的乐音数据。另外，可以只对选择器25-1至25-n选择的发音子7的输出加以时变动滤波器28的音色调制，这样可以付与喔喔等的效果。

下面，对于上述的本实用新型的第1实施例的动作进行说明。

(1)音源电路5的动作

图4为表示说明音源电路5的动作的流程图。当被由所述合成或切换电路4提供MIDI数据时，在音源电路5内设置的控制电路(图中省略)会解释该MIDI数据(步骤Sa1)。接下来，判断MIDI数据是否表示模块设定信息(步骤Sa2)，在表示模块设定信息的情况下，进行模块参数的设定(步骤Sa3)。即、对图1所示的音调LFO20、音调EG21、振幅LFO23、滤波器LFO29及滤波器EG30分别进行参数设定。另外，在没有表示模块设定信息的情况下，流程跳过步骤Sa3而进入到步骤Sa4。

在步骤Sa4，判断MIDI数据是否表示模块编码信息。这里，在表示模块编码信息的情况下，将该模块编码信息暂时登录到所述控制电路中(步骤Sa5)。另外，在不是表示模块编码信息的情况下，流程跳过步骤Sa5进入到步骤Sa6。在步骤Sa6，判断MIDI数据是否表示记录信息。这里，在表示记录信息的情况下，流程进入到步骤Sa7。在步骤Sa7，首先实施频道分配处理(DVA处理)，将记录信息的发音分配给发音子7-1至7-n中的任何一方。接下来，实施编码切换处理，对应在所述步骤Sa5暂时登录在控制电路中的模块编码信息进行选择器15-1至15-n、选择器16-1至16-n及选择器25-1至25-n的切换。还有，如后面所述的那样，在DVA处理后，取代实施编码处理事先将附加音色模块的发音子和没有附加音色模块的发音子固定地设定下来，对于在所述步骤Sa7附加音色模块的频道，也可以将发音分配到与该音色模块相连接的发音子。

另外，在步骤Sa6的判断结果为「NO」的情况下，流程进入到步骤Sa8，实施其他事件的处理。在实施上述的步骤Sa7及Sa8后，流程进入到步骤Sa9，判断乐曲是否结束。在其判断结果为「NO」的情况下，流程再次返回到步骤Sa1，重复上述的处理过程。另外，在步骤Sa9的判断结果为「YES」的情况，结束图4所示的音色模块分配处理。

(2)定序器数据再生时的动作

图5为表示将所述存储部2(图2)内的定序器数据(乐曲数据)再生时的动作流程图。在再生定序器数据的情况，用户首先通过规定的操作开关来进行乐曲的选择(步骤Sb1)。当进行乐曲的选择时，从存储部2读取的定序器数据被输入到定序器3，实施该定序器数据3的格式解释(步骤Sb2)。接下来，当用户指示乐曲开始时(步骤Sb3)，便开始定序器3的乐曲定序控制动作(步骤Sb4)。

然后，定序器3通过合成或切换电路4将MIDI数据依次提供给音源电路5(步骤Sb5)。当音源电路5接收到MIDI数据时，便实施上述的处理并形成乐音数据(步骤Sb6)。这些步骤Sb5和Sb6的处理在乐曲结束之前不断重复。在这之后，当步骤Sb7的乐曲被判断结束时，进行定序器结束处理(步骤Sb8)。

(3)实时演奏时的动作

图6为表示实时演奏时的动作流程图。在实时演奏的情况下，用户首先通过键盘1的设定开关来设定各音色信息(步骤Sc1)。这里，在音色信息中也含有音色以外的颤音等的音色附加信息。当该设定开关的音色设定完成时，键盘1所具有的MIDI数据生成电路(图中省略)便生成选择器设定用的模块编码信息和生成上述音调LFO20、音调EG21、振幅LFO23、滤波器LFO29及滤波器EG30的参数，并通过合成或切换电路4输出到音源电路5(步骤Sc2)。这样，在进行图1所示的音源电路5的音调LFO20等的设定的同时，分别地对选择器15-1至15-n、选择器16-1至16-n及选择器25-1至25-n进行适宜的切换。

接下来，当用户通过键盘1的白键及黑键进行演奏时(步骤Sc3)，所述MIDI数据生成电路便依次生成MIDI数据并通过合成或切换电路4提供给音源电路5(步骤Sc4)。当音源电路5接收到MIDI数据时，实施所述处理，生成乐音数据(步骤Sc5)。

另外，在图2所示的结构中，定序器3及音源电路5也可以由硬件及软件的任何一方来构成。

下面，关于本实用新型的第2实施例参照图7进行说明。

图7为表示本实用新型的第2实施例的音源电路5a的结构方框图。在该音源电路5a中设置有m个(m为两个以上的所定的整数)发音子(1至m)，将其中的n(n＜m)个发音子的输出提供给合成电路35。合成电路35将n个发音子的输出进行合成(比如相加)，并输出到音色附加模块36。音色附加模块36是对合成电路35的输出进行音色附加，并输出到后段的合成电路37的，在本实施例中，是由如滤波器LFO、滤波器EG及时变动滤波器所构成的。另外，也可以让音调LFO、音调EG及振幅LFO固定地对发音子1至n发挥作用。

合成电路37将音色附加模块36的输出及未与合成电路35相连接的发音子n+1至m的输出进行合成(比如相加)，生成乐音数据并输出到A/D变换器(图中省略)。

在上述的第2实施例中，进行音色附加的发音子是事先被定好的，这样，可以将需要进行音色附加的乐音分配到发音子1至n，而另一方面则将不需要进行音色附加的乐音分配到发音子n+1至m。在第2实施例中，可以限制进行音色附加的发音数，因而可以简化结构。

另外，音色附加模块可以为附加混响、合唱等效果的操作装置，或者也可以为3D发声处理电路。

下面，对于本实用新型的第3实施例进行说明。

图10为表示与本实用新型的第3实施例有关的乐音信号生成装置的音源电路5b的结构方框图。在图10中，符号51及52表示根据所述图2所示的合成或切换电路4所输出的MIDI数据生成乐音波形的发音子。这里，发音子51根据WT方式生成乐音波形，另一方面，发音子52根据FM方式生成乐音信号。符号53表示选择器，根据MIDI数据所包含的模块编码信息来选择发音子51或52中的任何一方的输出。符号54表示对通过选择器53输出的发音子51及52的输出附加别的音色的音色附加模块。该音色附加模块54是由产生白噪声的白噪声发生器56、和该白噪声发生器56的输出水平调整用的乘法器57、将上述选择器53的输出和乘法器57的输出进行混合的混合电路58、使该混合电路58输出的频率特性发生变化的时变动LPF(Low-Pass Filter)59所构成。

图11为表示时变动LPF59的内部结构方框图，这里，符号59表示数字LPF，符号59b表示让数字LPF59a的截止频率和时间同时变化的时变电路。在数字LPF59a中，符号61表示将输入端IN的信号(即混合电路58的输出)和乘法器62的输出相加的加法器，符号63表示将加法器61的输出和延时电路64的输出相加的加法器，符号65表示将时变电路59b的输出(合成电路75的输出)相乘到加法器63的输出的乘法器，符号66表示从延时电路67的输出当中减去乘法器65的输出的减法器，符号68表示将时变电路59b的输出相乘到加法器66的输出的乘法器，符号69表示将加法器68的输出和所述延时电路64的输出相加的加法器。该加法器69的输出被输出到下段的电路中(图中省略)。

在上述中，延时电路64及67均为将该输入信号延时到所定的系统时钟脉冲的1个周期量来进行输出的电路。另外，在MIDI数据的模块设定信息中包含有乘法器62提供的乘法常数。

接下来，在时变电路59b中，符号71表示包迹发生器，产生音色控制用的包迹信号并进行输出。符号72表示低频信号发生器(Low FrequencyOscillator)，产生低频信号(参照图12B)，并输出到取样保持电路(S/H)73及选择器74。取样保持电路73将低频信号发生器72的脉冲上升时间的白噪声发生器56的输出(参照图12A)取样并输出到选择器74。选择器74根据MIDI数据所包含的模块编码信息来选择低频信号发生器72的输出或取样保持电路73的输出中的任何一方，并输出到合成电路75。合成电路75将所述包迹发生器71的输出和选择器74的输出合成(比如相加)，并分别输出到所述乘法器65及68。

在上述的数字LPF59a中，除去乘法器62的结构与共所周知的数字LPF一样，根据乘法器65及68给予的数据(即合成电路75的输出)来改变其截止频率。当截止频率在低域区变化时，包含有比较低的频率的大多数倍音会被消减，音色会全部变得暗淡且无个性。而另一方面，当截止频率在高域区变化时，被消减的倍音会减少，音色会变得明快。但是，即使说音色变得明快，也只是变得相对的明快，只意味着回到本来的发音状态。

在图11所示的结构中，通过变化时变电路59b给予乘法器65及68的数据，乐音信号的音色可以发生各种的变化。在这种情况下，当选择器74选择取样保持电路73的输出时，数字LPF59a的截止频率会在低频信号发生器72的每个周期进行随机的变化。

另一方面，乘法器62被设置为共鸣(resonance)用的。所谓共鸣，是指控制强调截止频率附近的音、使音色发生变化(参照图13的曲线L)，对原来的音强调特定的倍音、附加新的倍音。共鸣效果根据截止频率的设定而发生变化。一般来讲，当加入共鸣时，会变为有个性的明朗的(或轮廓清晰的)音。在加入共鸣的状态，当变更截止频率的设定时，由于被强调的倍音的频率发生变化，可以可再现所谓模拟库等中经常使用的「喵—」这一独特的效果。还有，当加入共鸣时，截止频率附近的水平会上升，对于比截止频率低的低频率，其水平会下降(参照图13)。

在图10中，上述的时变动LPF59的输出将分别被提供给选择器81及82。这些选择器81及82则根据MIDI数据所包含的模块编码信息分别从发音子51及52的输出、或时变动LPF59的输出当中选择任何一方输出到混合电路83。混合电路83将选择器81及82的输出进行混合。

在上述构成的音源电路5b中，混合电路58将选择器53的输出和白噪声发生器56输出的白噪声进行混合。在这种情况下，通过乘法器57来调整白噪声的混合比(mixing ratio)，这样可以达到多种的音色控制。另外，由于通过时变动LPF59来输出混合电路58的输出，因而可以带来更加多种的音色变化。而且在音源电路5b中还可对发音子51及52中的任何一方的输出实施音色附加模块54的音色附加，和另一方的发音子的输出混合。在这里，也可以调整选择器81及82，不对发音子51及52的双方实施音色附加。

如以下说明的那样，在本实用新型中具有多种多样的效果及技术特点。

(1)在本实用新型的乐音信号生成装置中，可选择性地让音色附加模块的输出作用于发音子，或将发音子的输出选择性地提供给音色变更装置。这样，可以比较便宜而且简单地构成乐音信号生成装置。另外，在产生多个乐音信号的情况下，可以适宜地付与多种的效果。

(2)这样，可以作为使移动终端装置的乐音发生功能具体化的装置理想地使用本实用新型的乐音信号生成装置。另外，也可以适用于所谓实时演奏的电子乐器等。而且，本实用新型还有可以将多个乐音合成方式适用于乐音信号生成装置的效果。

另外，本实用新型并不局限于上述的实施例，在实用新型的范围内可以进行适宜的设计变更。

Claims (5)

1.一种乐音信号生成装置，其特征在于：包括

具有至少1个以第1乐音合成方式生成乐音的乐音信号生成部和至少1个以与所述第1乐音合成方式不同的第2乐音合成方式生成乐音的乐音信号生成部的各自独立地生成乐音信号的乐音信号生成部(7)；

对由所述多个乐音信号生成部的至少1个部生成的乐音信号实施音色附加处理的音色附加模块(20，21，23)；

切换是否使由所述音色附加模块所进行的音色附加处理对所述多个乐音信号生成部的各部发挥作用的多个切换装置(15，16)。

2.根据权利要求1所述的乐音信号生成装置，其特征在于：所述音色附加模块可变更由所述多个乐音信号生成部的各部所生成的乐音信号的音调。

3.根据权利要求1所述的乐音信号生成装置，其特征在于：所述音色附加模块可变更由所述多个乐音信号生成部的各部所生成的乐音信号的振幅。

4.根据权利要求1所述的乐音信号生成装置，其特征在于：具有将由外部提供的参数设定到所述音色附加模块，并根据从外部提供的切换信息通过所述切换装置进行切换的控制装置(3)。

5.根据权利要求1所述的乐音信号生成装置，其特征在于：具有存储包含有乐音数据及时间数据的乐曲数据的存储部(2)和读取所述存储部内的乐曲数据并根据所述时间数据顺序输出所述乐音数据的定序器(3)；

解释所述定序器输出的乐音数据，根据该解释结果进行对所述多个乐音信号生成部的乐音分配、对所述多个音色附加模块的参数设定、及通过所述切换装置的切换的装置(4)。

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