DE4226929A1 - Tonhoehenkontrollvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tonhöhenkontrollvorrichtung, insbesondere eine Tonhöhenkontrollvorrichtung zum Kontrol­ lieren eines Tonhöhenunterschiedes zwischen einem Original­ ton und einem wiedergegebenen Ton durch Veränderung der Frequenz eines Audiosignals auf eine gewünschte Frequenz.

Als eine Tonhöhenkontrollvorrichtung eines herkömmlichen Typs ist eine Vorrichtung bekannt, in welcher digitalisier­ te Daten, die durch Abtasten eines analogen Eingangssignals erhalten werden, nacheinander in einen Ringpuffer geschrieben werden, und das Auslesen der Daten mit einer von der Schreibperiode unterschiedlichen Periode stattfindet. Durch das Nacheinander-Demodulieren der so gelesenen Daten wird das Intervall des Signals geändert. Wenn die Tonhöhe in solch einer Vorrichtung erniedrigt werden soll, wird die Leseperiode der Daten von dem Ringpuffer länger als die Schreibperiode gemacht. Um die Tonhöhe (Tonlage="key") zu erhöhen, wird die Leseperiode der Daten von dem Ringpuffer kürzer als die Schreibperiode gemacht. Dementsprechend ist eine Leseadresse zum Auslesen der Daten relativ zu einer Schreibadresse zum Schreiben der Daten in einem Ringpuffer gedreht, und die vorherige Adresse überschreitet die letztere Adresse oder die vorherige Adresse wird durch letztere Adresse bei einer vorbestimmten Periode überschrit­ ten. Bei der Schreibposition zum Schreiben der Daten des Ringpuffers werden die zuvor geschriebenen Daten nacheinan­ der überschrieben und die Inhalte der Daten sind unter solchen Bedingungen diskontinuierlich. Wenn die Leseposition an der Überschreibposition ist, wird ein diskontinuierlicher Punkt in dem wiedergegebenen Ton auftre­ ten. Um diesen Effekt zu vermindern, wird eine sogenannte Umblendmethode benutzt. Diese wird im Anschluß erklärt für den Fall, daß die Leseperiode kürzer als die Schreibperiode ist. Wie in Fig. 1(a) gezeigt, ist der Wert d_R-W, der den Unterschied zwischen der Schreibposition W und der Leseposi­ tion R des Ringpuffers darstellt, normalerweise größer als der vorbestimmte Wert d_th. Es wird angenommen, daß sich jede Position auf dem Ringpuffer im Uhrzeigersinn bewegt und daß die Leseposition R sich schneller im Uhrzeigersinn vorwärts bewegt. Wenn d_R-W < d_th, wird der Datenwert auch von einer anderen Leseposition R′ gelesen, welche von der Leseposition R durch einen vorbestimmten Wert d_th in Uhrzeigersinn-Rich­ tung entfernt ist, wie in Fig. 1(b) gezeigt. Der Datenwert von der Leseposition R wird durch Ausblendverarbeitung linear verarbeitet, und der Datenwert von der Leseposition R′ wird durch Einblendverarbeitung linear verarbeitet. Durch Aufsummieren dieser Werte wird die Umblendverarbeitung durchgeführt. Von diesem Zeitpunkt an werden die Daten von der Leseposition ausgegeben, die keinen diskontinuierlichen Punkt passiert. Normalerweise wird der Wert d_th auf die Hälfte der Größe des Ringpuffers gesetzt.

Dennoch tritt ein Effekt wie der eines Kammfilters auf, da sich die Nummer der Leseposition während der Umblendperiode von 1 nach 2 ändert, und manche der Frequenzkomponenten in dem Signal haben sich gegenüberliegende Phasen. In diesem Fall heben sich die Frequenzkomponenten gegenseitig auf. Wenn solche Frequenzkomponenten in gleicher Phase sind, wird ihr Niveau angehoben und eine sogenannte kammartige Charakteristik tritt auf (Fig. 2B). Da eine flache Charakte­ ristik (in Fig. 2A gezeigt) während der Periode, in welcher Umblenden nicht durchgeführt wird, erhalten wird, erhöht sich die Fluktuation der Frequenzcharakteristik in Antwort auf die Umblendperiode an Positionen, die durch die Pfeile in Fig. 2 gekennzeichnet sind (Frequenzen f_{1, 3, 5, . . .}), wo­ durch ein sogenanntes Tremolo erzeugt wird. Bei den oben beschriebenen Schreib- und Lesemethoden ist es notwendig, unabhängige Schreibtaktgeber und Lesetaktgeber zu haben.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Tonhöhenkontrollvor­ richtung zu liefern, die die Erzeugung von Tremolotönen unterdrückt. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist, eine Tonhöhenkontrollvorrichtung zu liefern, die für das Festlegen der Schreibsteuerung und Lesesteuerung den glei­ chen Taktgeber benutzt.

Gemaß eines ersten Aspekts der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Tonhöhenkontrollvorrichtung gelöst, die Interpo­ lationsmittel zum Herabsetzen einer oder mehrerer aufeinan­ derfolgender, eingegangener Daten eines digitalisierten Audiosignals, das durch Abtasten einer vorbestimmten Anzahl von Daten bei vorbestimmten Abtastintervallen erhalten wird, wenn ein Ton angehoben werden soll und zum Hinaufsetzen einer vorbestimmten Anzahl von Daten, wenn der Ton ernie­ drigt werden soll; einen Ringpuffer mit einer vorbestimmten Speichergröße; Schreib- und Lesemittel zum gleichzeitigen Schreiben eines oder mehrerer kontinuierlich interpolierter Datenwerte in eine Schreibspeicherposition einer gekenn­ zeichneten Schreibadresse auf dem Ringpuffer bei Intervallen der Abtastperiode und Lesen von einer Lesespeicherposition von zumindest einer gekennzeichneten Leseadresse des Ring­ puffers bei Intervallen der Abtastperiode; und Adressenkenn­ zeichnungsmittel zum Kennzeichnen der Schreib- und Lese­ adressen für jede der besagten Intervalle umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Adresse reguliert wird, um Leer­ stellen bei den geschriebenen Daten auszuschließen, wenn die Daten herabgesetzt werden, sobald die Tonhöhe erhöht werden soll, und daß die Adresse reguliert wird, so daß die geschriebenen Daten nicht zu zahlreich werden, wenn die Daten heraufgesetzt werden, sobald die Tonhöhe erniedrigt werden soll.

Gemäß eines zweiten Aspekts der gegenwärtigen Erfindung ist die Tonhöhenkontrollvorrichtung, die Schreib- und Lesemittel zum Schreiben der eingegebenen Daten eines digitalisierten Audiosignals mit vorbestimmten Abtastintervallen zu einer Schreibspeicherposition einer gekennzeichneten Schreibadres­ se eines Ringpuffers mit vorbestimmter Speichergröße und zum Lesen der in dem Ringpuffer gespeicherten Daten von eimer Vielzahl von Speicherpositionen des Ringpuffers bei Inter­ vallen, die unterschiedlich von den Intervallen sind, die den Abtastintervallen in der Reihenfolge der Daten entspre­ chen; Koeffizientensetzmittel zum Setzen von Koeffizienten gemäß des Adressenabstandes einer Schreibspeicherposition des Ringpuffers relativ zu jeder einer Vielzahl von Lese­ speicherpositionen des Ringpuffers; und Rechenmittel zum Multiplizieren der Lesedaten für jede einer Vielzahl von Lesespeicherpositionen mit den entsprechenden Koeffizienten und zum Aufsummieren der resultierenden Daten und Benutzen dieser Werte als Ausgabedatenwerte umfaßt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Adressenabstand zwischen einer Vielzahl von Lesespeicherpositionen unterschiedlich voneinander ist.

Gemäß eines dritten Aspekts der Erfindung umfaßt die Tonhö­ henkontrollvorrichtung Schreib- und Lesemittel zum Schreiben eingegebener Daten eines digitalisierten Audiosignals mit vorbestimmten Abtastintervallen zu einer Schreibspeicherpo­ sition einer gekennzeichneten Schreibadresse eines Ringpuf­ fers mit einer vorbestimmten Speichergröße und zum Lesen der in dem Ringpuffer gespeicherten Daten von einer Vielzahl von Speicherpositionen des Ringpuffers bei Intervallen, die unterschiedlich von denen den Abtastintervallen entsprechen­ den Intervallen sind; Koeffizientensetzmittel zum Setzen von Koeffizienten, die dem Adressenabstand zwischen der Schreib­ speicherposition des Ringpuffers und jeder einer Vielzahl von Lesespeicherpositionen des Ringspeichers entsprechen; und Rechenmittel zum Multiplizieren der Lesedaten von jeder einer Vielzahl von Lesespeicherpositionen mit den entspre­ chenden Koeffizienten und zum Aufsummieren der resultieren­ den Daten und Benutzen dieser als Ausgabedaten, dadurch gekennzeichnet, daß das Koeffizientensetzmittel jeden der Koeffizienten auf einen Wert setzt, der innerhalb eines Bereiches von einem vorbestimmten negativen Wert zu einem vorbestimmten positiven Wert variiert.

Die Tonhöhenkontrollvorrichtung gemäß eines vierten Aspekts der Erfindung umfaßt Schreib- und Lesemittel zum Schreiben der eingegebenen Daten eines digitalisierten Audiosignals mit vorbestimmten Abtastintervallen zu einer Schreibspei­ cherposition einer gekennzeichneten Speicheradresse eines Ringpuffers mit einer vorbestimmten Speichergröße in der Reihenfolge der Daten und zum Lesen der in dem Ringpuffer gespeicherten Daten von einer Vielzahl von Speicherpositio­ nen des Ringpuffers bei Intervallen, die unterschiedlich von denen den Abtastintervallen entsprechenden Intervallen sind; Koeffizientensetzmittel zum Setzen von Koeffizienten gemäß des Adressenabstandes zwischen einer Schreibspeicherposi­ tion des Ringpuffers und jeder einer Vielzahl von Lesespei­ cherpositionen des Ringpuffers; und Rechenmittel zum Multi­ plizieren der Lesedaten mit den entsprechenden Koeffizienten an jeder einer Vielzahl von Lesespeicherpositionen und zum Aufsummieren der resultierenden Daten und Benutzen dieser als Ausgabedaten, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kammli­ nienfilter, das auf einer Verzögerungszeit, die genauso groß wie der Zeitunterschied zwischen Lesen eines Datenwer­ tes bei einer Vielzahl von Lesespeicherpositionen ist, ba­ siert, in einem Signaldurchgang eingefügt ist.

In der Tonhöhenkontrollvorrichtung gemäß des ersten Aspekts der Erfindung wird eine vorbestimmte Anzahl vom kontinuier­ lichen Originalabtastdaten des eingegebenen digitalisierten Audiosignals auf den Ringpuffer zu der Zeit des ursprüngli­ chen Abtastens geschrieben, nachdem sie durch Interpolation in Übereinstimmung mit der Verlängerung oder Verkürzung der Intervalle auf eine notwendige Anzahl synthesiert worden sind. In dem Fall, daß der Datenwert heraufgesetzt worden ist, wird die erhöhte Adresse geschrieben, und wenn der Datenwert herabgesetzt wird, wird die erniedrigte Adresse geschrieben, so daß die Daten an den richtigen Stellen sind. Die Daten werden an einer vorbestimmten Lesespeicherposition im Takt des ursprünglichen Abtastens ausgelesen.

In der Tonhöhenkontrollvorrichtung gemäß des zweiten Aspekts der gegenwärtigen Erfindung wird der Zeitunterschied zwi­ schen zwei oder mehr Lesedatenwerte unterschiedlich gemacht, indem die Adressenabstände zwischen zwei oder mehr Lese­ speicherpositionen voneinander unterschiedlich gemacht wer­ den.

In der Tonhöhenkontrollvorrichtung gemäß des dritten Aspekts der Erfindung werden die Frequenzen zum Tremoloerzeugen für jedes Umblenden geandert, indem der Koeffizient zu einem Wert gemacht wird, der sich innerhalb eines Bereiches von einem vorbestimmten negativen Wert zu einem vorbestimmten positiven Wert andert.

In der Tonhöhenkontrollvorrichtung gemäß des vierten Aspekts der Erfindung wird das Tremolotonkomponentenband durch einen Kammlinienfilter eliminiert.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung, in der Ausführungsbei­ spiele der Erfindung an Hand einer Zeichnung erläutert wer­ den. Dabei zeigt

Fig. 1 die räumliche Beziehung zwischen Schreibadresse und Leseadresse eines Ringpuffers in einer herkömmlichen Inter­ vallkontrollvorrichtung;

Fig. 2 Frequenzcharakteristiken bei Umblendverarbeitung eines herkömmlichen Typs der Intervallkontrollvorrichtung;

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform gemäß eines ersten Aspekts der gegenwärtigen Erfindung;

Fig. 4 ein Flußdiagramm, das die Operationsweise einer Adre­ ssenkontrollschaltung gemäß Vorrichtung von Fig. 3 be­ schreibt;

Fig. 5 ein Diagramm, das Veränderungen von jedem Koeffizien­ ten angibt;

Fig. 6 Frequenzcharakteristiken bei Umblendverarbeitung im Falle, daß der Koeffizient von -1 nach +1 geändert wird;

Fig. 7 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform gemäß eines vierten Aspekts der gegenwärtigen Erfindung darstellt; und

Fig. 8 Charakteristiken eines Kammlinienfilters der Vor­ richtung von Fig. 7.

In dem Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der gegenwärtigen Erfindung im Zusammen­ hang mit den Abbildung gegeben.

In der Intervallkontrollvorrichtung der gegenwärtigen Erfin­ dung, die in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein TPF (Tiefpassfil­ ter) 1 mit einer Eingangsklemme EIN verbunden, von wo digi­ tale Audiosignale zugeliefert werden. TPF 1 ist aufgestellt, um ein Überlappen (Aliasing) zu verhindern, und ist ein Filter des sekundären IIR-Typs. Eine Interpolations­ schaltung 2 fertigt aus "k" Daten (k ist eine positive ganze Zahl und eine Konstante) "k+1" oder "k-1" Daten gemäß des Abtasttakts der gelieferten digitalen Audiosignale an. Die Interpolationsschaltung 2 hat zwei kontinuierliche Datenaus­ gänge, und die beiden Ausgange sind mit einem Ringpuffer 3 verbunden. Von dem Ringpuffer 3 werden drei Auslesungen von unterschiedlichen Adressen innerhalb einer Periode, während der Ringpuffer eine volle Umdrehung macht, durchgeführt. Die Leseadresse des Ringpuffers 3 wird durch eine Adressenkon­ trollschaltung 4 reguliert. Mit den drei Ausleseausgängen sind die Multiplizierer 5, 6 und 7 verbunden. Die Multipli­ zierer 5, 6 und 7 multiplizieren das Lesesignal mit Koeffi­ zienten. Die Koeffizienten k_a, k_b und k_c der Multiplizierer 5, 6 und 7 werden durch eine Umblendkoeffizientensetzschal­ tung 8 gesetzt. Mit der Umblendkoeffizientensetzschaltung 8 ist der Ausgang der Adressenkontrollschaltung 4 verbunden, der aus einem Mikrocomputer besteht. Ein Addierer 9 ist mit dem Ausgang von jedem der Multiplizierer 5, 6 und 7 verbun­ den, so daß die Ausgangssignale der Multiplizierer 5, 6 und 7 aufsummiert werden. Der Ausgang des Addierers 9 ist mit einer Ausgangsklemme AUS verbunden.

Ein Zähler 12 ist mit dem Ausgang eines Taktgenerators 11 verbunden. Der Taktgenerator 11 erzeugt Taktpulse, die mit dem Abtasttakt des ursprünglichen, digitalen Audioeingangs­ signals synchronisiert sind, und der Zähler 12 zählt wieder­ holenderweise Taktpulse, die von dem Taktgenerator 11 von 0 bis k-1 oder k+1 ausgegeben werden. Eine Interpolationskoef­ fizientensetzschaltung 13 und eine Interpolationstaktdetek­ tionsschaltung 14 sind mit dem Ausgang des Zählers 12 ver­ bunden. Die Interpolationskoeffizientensetzschaltung 13 setzt einen Interpolationskoeffizienten g gemäß des durch den Zähler 12 gezählten Wertes, und der Interpolationskoef­ fizient g wird zu der Interpolationsschaltung 2 geliefert. Die Interpolationstaktdetektionsschaltung 14 erzeugt ein In­ terpolationstaktsignal gemäß des von dem Zähler 12 gezählten Wertes. Das Interpolationstaktsignal wird zu der Interpola­ tionsschaltung 2 und der Adressenkontrollschaltung 4 geliefert. Die Adressenkontrollschaltung 4 kennzeichnet zwei kontinuierliche Schreibadressen, in welche zwei Ausgabedaten der Interpolationsschaltung 2 geschrieben werden. Eine Tastatur (="keyboard") 15 ist mit der Adressenkontrollschal­ tung 4 verbunden, und die Tastatur 15 kann die Menge der Tonlagenerhöhung (="key-up") während einer Tonlagenerhöhung oder die Menge der Tonlagenerniedrigung (="key-down") wäh­ rend einer Tonlagenerniedrigung eingeben. Außerdem ist die Adressenkontrollschaltung 4 mit dem Zähler 12 verbunden und kennzeichnet den Zählwert.

TPF 1, Interpolationsschaltung 2, Adressenkontrollschaltung 4, Multiplizierer 5, 6 und 7, Addierer 9, Umblendkoeffizien­ tensetzschaltung 13 und Interpolationstaktdetektionsschal­ tung 14 kann bzw. können durch einen DSP (Datensetzprozes­ sor) gebildet werden. Speichergröße (die Anzahl der Spei­ cherplätze pro voller Umdrehung) des Speicherpuffers und die Konstante k können auf vorherbestimmte Werte gemäß der Menge der Tonlagenerhöhung oder der Tonlagenerniedrigung des In­ tervalls gesetzt werden.

In der obigen Anordnung interpoliert die Interpolations­ schaltung 2 die Daten mit "k" Abtastdaten als eine Einheit. Im konkreten, Abtastdaten in Größen von "k" bis "k-1" werden während der Tonlagenerhöhung bereitgestellt, und die Abtast­ daten in den Größen von "k" bis "k+1" werden während der Tonlagenerniedrigung bereitgestellt. Genaue Beschreibung dieser Interpolationshandlung wird im Anschluß gegeben. Wenn der Abtastdatenwert während der Tonlagenerhöhung als x_p angenommen wird, ist der Abtastdatenwert x_p folgendes: x₀, x₁, . . ., x_k-1, also "k"-Werte insgesamt. Wenn angenommen wird, daß der als Resultat der Interpolation erhaltene lnterpolationswert x_p′ ist, ist der Interpolationsdatenwert x_p′ folgendes: x_1′, . . ., x_k-1, also "k-1"-Werte insgesamt, wobei es dort kein x₀′ gibt. Die Berechnung des Interpolati­ onsdatenwertes geschieht nach folgender Gleichung:

x_p′ = g x_p + (1-g) x_p-1 (1)

In diesem Fall ist der Koeffizient g gegeben durch:

g = (p-1)/(k-1) (2)

wobei diese Werte regelmäßig aufeinanderfolgend von der In­ terpolationskoeffizientensetzschaltung 13 herausgegeben werden. Z. B., wenn k = 4 und in dem Fall, daß die Interpo­ lationsdaten x₁′, x₂′ und x₃′ aus 4 kontinuierlichen Abtast­ daten x₀, x₁, x₂ und x₃ hergestellt werden, sind die Inter­ polationsdaten so, wie in folgender Tabelle aufgelistet:

Tabelle 1

Während der Tonlagenerniedrigung wird eine Interpolation von den "k" Abtastdaten x_p, d. h. x₀, x₁, . . ., x_k-1, und g durch­ geführt, wobei hier "k+1" Interpolationsdaten x_p′ existie­ ren, d. h. x₀′, x₁′, . . ., x_k′. Die Gleichung zum Berechnen der Interpolationsdaten ist dieselbe wie Gleichung (1). In diesem Fall ist der Koeffizient g gegeben durch:

g = 1-p/(k+1) (3)

wobei diese Werte regelmäßig aufeinanderfolgend von der Interpolationskoeffizientensetzschaltung 13 ausgegeben wer­ den. z. B., wenn k = 4 und in dem Fall, daß die Interpola­ tionsdaten x₀′, x₁′, x₂′, x₃′ und x₄′ aus 4 kontinuierlichen Abtastdaten x₀, x₁, x₂ und x₃ hergestellt werden, sind die Interpolationsdaten durch folgende Tabelle gegeben:

Tabelle 2

Wie auch immer, die Zeit wenn P = 4 ist identisch mit der, wenn P = 0. An diesem Zeitpunkt sind die Resultate beider Rechnungen vorhanden.

Als nächstes wird die Funktionsweise der Adressenkontroll­ schaltung 4 beschrieben, wobei sich auf das Flußdiagramm von Fig. 4 bezogen wird. Wenn entweder die Menge der Tonlagener­ höhung oder die Menge der Tonlagenerniedrigung durch die Tastatur 15 vorgegeben ist, setzt die Adressenkontrollschaltung 4 die Speichergröße m des Ringpuffers 3, liest die Adressen R_a, R_b und R_c und die Werte "k+1" oder "k-1" (Stufe S1). Die Adresse soll zwischen 0 und m-1 liegen und steigt gegen den Uhrzeigersinn in Fig. 3 an. Die Rotationsrichtung der Daten ist im Uhrzeiger­ sinn, wie durch den Pfeil gekennzeichnet. Die Rotation der Daten bedeutet Datentransfer. Da die Speichergröße m des Ringpuffers 3, die Leseadressen R_a, R_b und R_c und die Zähl­ werte "k+1" oder "k-1" im voraus auf dem ROM (nicht gezeigt) in der Adressenkontrollschaltung 4 in Übereinstimmung mit der Menge der Tonlagenerhöhung und der Menge der Tonlagener­ niedrigung aufgezeichnet werden, werden sie aus dem ROM gemäß der vorgegebenen Tonlagenerhöhungs- oder Tonlagenerni­ edrigungsmenge gelesen.

Der Unterschied zwischen benachbarten Leseadressen mit der Speichergröße m des Ringpuffers 3 und den Leseadressen R_a, R_b und R_c ist durch folgende Gleichung gegeben (m - 1 R_a < R_b < R_c 0):

|R_a - R_b| + |R_b - R_c| + |m + (R_c - R_a)| = m, (4)

wobei
|R_a - R_b| ≠ |R_b - R_c|,
|R_b - R_c| ≠ | m + (R_c - R_a)|,
|m + (R_c - R_a)| ≠ |R_a - R_b|

R_b und R_c sind so gesetzt, daß diese Unterschiede elementar zueinander sind.

Als Resultat werden die Frequenzen zum Tremoloerzeugen zwi­ schen zwei Phasen unterschiedlich voneinander, was das Tre­ mologefühl reduzieren wird.

Die Adressenkontrollschaltung 4, die mit dem Interpolations­ taktsignal synchronisiert ist, kennzeichnet kontinuierlich Adressen W_n, W_n-1 des Ringpuffers 3 als Schreibadressen (Stufe S2). Wenn direkt nachdem die Tonlagenerhöhungsmenge oder die Tonlagenerniedrigungsmenge vorgegeben worden ist, die Stufe S2 ausgeführt wird, wird der erste Wert auf die Adressen W_n, W_n-1 gesetzt, wie angegeben. Als nächstes wird überprüft, ob p der Daten x_p, d. h. Zählwert des Zählers 12, 0 ist oder nicht (Stufe S3). Wenn p = 0, wird überprüft, ob es sich um eine Tonlagenerniedrigungsoperation oder um eine Tonlagenerhöhungsoperation handelt (Stufe S4). Handelt es sich um eine Tonlagenerhöhungsoperation, so wird 1 von der Variablen n abgezogen (Stufe S5). Wenn es sich aber um eine Tonlagenerniedrigungsoperation handelt, wird 1 zu der Vari­ ablen n dazuaddiert (Stufe S6).

Wenn p = 0 in Stufe S3, werden die gegenwärtigen Interpola­ tionsdaten x_p′ zur Speicherposition der Adresse W_n geschrieben, und die vorherigen Interpolationsdaten x_p-1′ werden zu der Speicherposition der Adresse W_n-1 geschrieben (Stufe S7). Nachdem Stufe S5 ausgeführt worden ist, werden die vorherigen Interpolationsdaten x_p-1′ zur Speicherposi­ tion der Adresse W_n geschrieben und die Interpolationsdaten der vorherigen Daten x_p-2 werden zur Speicherposition der Adressen W_n-1 geschrieben (Stufe S8). Nachdem Stufe S6 aus­ geführt worden ist, x₀′ = x₀, d. h. Eingangsdaten zur In­ terpolationsschaltung 2 werden als x_p zur Speicherposition der Adresse W_n geschrieben und Interpolationsdatenwert x_k′ wird zur Speicherposition der Adresse W_{n 1} geschrieben (Stu­ fe S9).

Daher wird der gegenwärtige Interpolationsdatenwert zur Speicherposition der Adresse W_n des Ringpuffers 3 während der Tonlagenerhöhung und wenn p = 0 während der Tonlagener­ niedrigung geschrieben, und der vorherige Interpolationsda­ tenwert wird zur Speicherposition der Adresse W_n-1 geschrie­ ben. Zum Beispiel wird irgendeiner der obigen Interpola­ tionsdatenwerte x₁′, x₂′ oder x₃′ zur Speicherposition der Adresse W_n geschrieben und die gleichen Daten wie die vorhe­ rigen Daten werden wieder zur Speichervorrichtung der Adres­ se W_n-1 geschrieben, d. h. zur Speicherposition, die zuvor an der Adresse W_n war. Während der Tonlagenerhöhung und wenn p = 0, wird durch Stufe S5 zur vorherigen Schreibadresse zurückgekehrt. Die letzten beiden Schreibinterpolationsda­ ten werden wieder auf die gleiche Speicherposition wie die vorherigen Daten geschrieben, und die Operation wird wieder­ holt. Dies wir deswegen gemacht, damit die Daten zusammenge­ packt werden, um der Anwesenheit von Leerstellen vorzubeu­ gen, und außerdem gibt es während der Tonlagenerhöhung und p = 0 keinen Interpolationsdatenwert x₀′. Während der Ton­ lagenerniedrigung und p = 0 wird die Schreibadresse in Stufe S6 um eins erhöht, und die neuen Daten werden zu beiden Adressen W_n und W_n-1 geschrieben. Da Interpolations­ datenwerte während der Tonlagenerniedrigung um einen Wert angehoben werden, werden die Interpolationsdaten x₄′ zur Speicherposition der Adresse W_n-1 nur geschrieben, wenn p = 0, und die Interpolationsdaten x₀′ (= x₀) der nächsten Datengruppe werden zur Speicherpostition der Adresse W_n geschrieben. Obwohl ein doppeltes Schreiben in der gegenwärtigen Ausführungsform durchgeführt wird, ist das Doppeltschreiben als solches eigentlich nutzlos, und es gibt eine Kontrollmethode, durch welche das doppelte Schrei­ ben erkannt und das Schreiben nicht durchgeführt wird.

Die Adressenkontrollschaltung 4 liest die Daten von Speicherposition der Leseadressen R_a, R_b beziehungsweise R_c aus (Stufe S10). Die so gelesenen Daten werden den Multipli­ zierern 5, 6 und 7 zugeliefert. Nachdem die Stufe S10 ausge­ führt worden ist, werden "m" in dem Speicher des Ringpuf­ fers 3 gespeicherte Daten zu Speicherpositionen transfe­ riert, die um eine Stufe pro Adresse kleiner sind (Stufe S11). In diesem Fall werden die Daten an Speicherposition der Adresse 0 zur Speicherposition der Adresse m-1 trans­ feriert. Dann wird überprüft, ob das Interpolationstaktsi­ gnal geliefert worden ist oder nicht (Stufe S12). Wenn das Interpolationstaktsignal geliefert worden ist, kehrt die Prozedur zur Stufe S3 zurück.

Wenn n = -1 und wenn 1 von der Variable n in Stufe S5 abge­ zogen wird, wird die Variable n auf n-1 gesetzt. Wenn n = 0 und wenn 1 von der Variable n abgezogen wird, wird n-1 auf m-1 gesetzt. Wenn n = 0 in Stufe S9, wird "n-1" in W_n-1 wiedergelesen als "m-1".

In der oben beschriebenen Handlungsweise der Addressenkon­ trollschaltung 4 wird die Prozedur von Stufe S1 startend ausgeführt, wenn die Tonlagenerhöhungsmenge oder Tonlagener­ niedrigungsmenge über die Tastatur 15 eingegeben oder geändert wird.

Durch Interpolation der Daten vor dem Schreiben ist es möglich, gleichzeitig Schreibtakt und Lesetakt auszuführen, d. h. eine Taktfrequenz reicht aus.

Als nächstes wird die Umblendkoeffizientensetzschaltung 8 beschrieben, die die Koeffizienten k_a, k_b und k_c basierend auf den Unterschieden R_a-W_n, R_b-W_n und R_c-W_n zwischen den Leseadressen R_a, R_b und R_c und der Schreibadresse W_n setzt. Ist dieser Unterschied 0, k_a = 0. Mit dem Anstieg des Unterschiedes nimmt k_a ab. Wenn der Unterschied m ist, k_a = 0, und wenn der Unterschied 3m/2 ist, erreicht k_a den minimalen Wert - 1 (maximaler negativer Wert). Danach steigt k_a wieder an und kehrt zum ursprünglichen Wert 0 zurück, wenn der Unterschied 2m ist. Das tritt auf, wenn die Schreibadresse die Leseadresse passiert, der Koeffizient 0 ist, und wenn die Schreibadresse und die Leseadresse am weitesten voneinander entfernt sind, ist der Koeffizient +1 oder -1. Daher bildet die Änderung des Koeffizientens k_a eine Wellenform, die einen Umlauf aufweist, der durch zwei Kreuzungspunkte der Schreibadresse mit der Leseadresse gegeben ist. Dasselbe gilt auch für k_b und k_c, aber die Wellformen weichen voneinander ab, da die Takte des Kreuzens der Schreibadresse unterschiedlich sind. In Fig. 5 ist solch ein Beispiel gezeigt, wo die Beziehung zwischen den Koeffi­ zienten k_a, k_b und k_c in Abhängigkeit von der Zeit darge­ stellt ist, wenn die Veränderungscharakteristik linear ist. In der Umblendkoeffizientensetzschaltung 8 können die Koef­ fizienten k_a, k_b und k_c aus den Leseadressen R_a, R_b und R_c sowie der Schreibadresse W_n und der Speichergröße m durch Synchronisation mit dem Interpolationstaktsignal und Benut­ zen einer zuvor bestimmten funktionellen Gleichung berechnet werden. Oder die Werte der Koeffizienten, die aus den Lesea­ dressen R_a, R_b und R_c, der Schreibadresse W_n und der Adres­ sengröße m bestimmt werden, können im voraus in einem Spei­ cher, wie einen ROM, gespeichert werden, und die Koeffizienten k_a, k_b und k_c können durch Lesen der entsprechenden Koeffizienten der Werte R_a, R_b und R_c, W_n und m bestimmt werden. Die Änderungscharakteristiken der Koeffizienten k_a, k_b und k_c können anstatt von gerade, wie in Fig. 5 gezeigt, gekrümmt sein.

Die so gesetzten Koeffizienten k_a, k_b und k_c werden zu den Multiplizierern 5, 6 und 7 als Digitalsignale geliefert. Der Multiplizierer 5 multipliziert den von der Leseadresse R_a ausgelesenen Datenwert mit dem Koeffizienten k_a; der Multi­ plizierer 6 multipliziert den von der Datenadresse R_b ge­ lesenen Datenwert mit dem Koeffizienten k_b, und der Multi­ plizierer 7 multipliziert den von der Leseadresse R_c ge­ lesenen Datenwert mit dem Koeffizienten k_c. Die Ausgangs­ signale der Multiplizierer 5, 6 und 7 werden zu dem Addierer 9 geliefert und dort aufsummiert. Von dem Addierer 9 werden die intervallkontrollierten Digitalsignale herausgegeben.

Durch Änderung der Koeffizienten k_a, k_b und k_c innerhalb eines Bereiches von -1 nach +1 wird Umblenden in gleicher Phase (="in phase") und Umblenden in entgegengesetzter Phase abwechselnd zwischen zwei Phasen erzeugt. Die Kammcharak­ teristik, die durch die durchgezogene Linie in Fig. 6 ge­ geben ist, wird in dem Fall der gleichen Phase erzeugt, und die gestrichelte Linie in Fig. 6 symbolisiert alternativ dazu die Kammcharakteristik im Falle der sich gegenüber­ liegenden Phasen. Die tremoloerzeugende Frequenz wird durch Pegeländerungen, wie durch Pfeile in Fig. 6 gekennzeichnet, dispergiert. Der mittlere Pegel in diesem Bereich bewegt sich hoch, und das Gefühl des Tremolos wird reduziert. Im Falle der oben beschriebenen Ausführungsform wird ein 3- Phasen-Umblenden durchgeführt, und die tremoloerzeugenden Frequenzen werden weiter auseinander dispergiert.

In der obigen Ausführungsform bereitet die Interpolations­ schaltung 2 "k+1" oder "k-1" Daten vor, wobei die Daten in irgendeiner anderen Größe durch Setzen der Schreibposi­ tion an zwei oder mehr Positionen erzeugt werden können. Oder die Schreibposition auf dem Ringpuffer kann zwei oder vier Positionen anstelle von drei sein.

Fig. 7 zeigt einen Teil einer Tonhöhenkontrollvorrichtung gemäß einer Ausführungsform des vierten Aspekts der gegen­ wärtigen Erfindung. In dieser Vorrichtung ist ein Kamm­ linienfilter 16 am Ausgang des Addierers 9 eingefügt, und der Ausgang des Kammlinienfilters 16 ist mit der Ausgangs­ klemme AUS verbunden. Das Kammlinienfilter 16 umfaßt ein Verzögerungselement 17 zum Verzögern des Ausgangssignals des Addierers 9, und einen Addierer 18 zum Aufaddieren der Aus­ gangssignale des Addierers 9 und des Verzögerungselements 17. Die restliche Anordnung ist die gleiche wie in der Vor­ richtung von Fig. 3. Das Kammlinienfilter kann durch ein DSP gebildet werden.

In solch einer Anordnung wird das Ausgangssignal des Addierers 9 durch das Verzögerungselement 17 des Kammlinien­ filters 16 verzögert, und das Verzögerungssignal sowie das Ausgangssignal des Addierers 9 werden durch den Addierer 18 aufaddiert. Zum Beispiel wird das Verzögerungssignal, wenn die Verzögerungszeit des Verzögerungselements 17 0,1 Sek. ist, um 0,1 Sek. in bezug auf das Ausgangssignal des Addierers 9, d. h. in bezug auf das ursprüngliche Signal, verzögert. Daher ist das Signal nach der Addition verdop­ pelt, wenn das ursprüngliche Signal ein DC-Signal ist. Bei 10 Hz überlagert sich Wellenberg mit Wellenberg und Wellen­ tal mit Wellental der Signale, so daß der Signalpegel ver­ doppelt wird. Bei Frequenzen wie 20 Hz, d. h. Vielfachen von 10 Hz, wird der Signalpegel ebenfalls verdoppelt. Jedoch bei Zwischenfrequenzen wie 5 Hz, 15 Hz etc., heben sich zwei Signale gegenseitig auf, und der Signalpegel wird zu 0. In Fig. 8 wird z. B. das Resultat, d. h. die Frequenzcharakte­ ristiken solch eines Kammlinienfilters 16, gezeigt. Die tre­ moloerzeugende Frequenz wird bei einem Vielfachen der Grund­ frequenzcharakteristiken des Kammlinienfilters erzeugt, was mit der tremoloerzeugenden Frequenz beim Umblenden zusammen­ fällt. Dementsprechend ist es möglich, die Erzeugung von Tremolotönen in einem intervallkontrollierten, wiedergege­ benen Ton herabzusetzen.

In der Vorrichtung gemäß Fig. 3 werden die Lesepositionen auf 3 Positionen (3 Phasen) mit unterschiedlichen Adressen­ abständen gesetzt, und es gibt dort tremoloerzeugende Grund­ frequenzen für jede Kombination, von welchen es viele gibt. Daher können Frequenzcharakteristiken des Kammlinienfilters in einem Abschnitt gesetzt werden, oder Frequenzcharakteris­ tiken können angemessen geändert werden, oder eine Vielzahl von Kammlinienfiltern mit verschiedenen Frequenzcharakteris­ tiken können eingebaut werden. Wie auch immer, es ist über­ flüssig zu sagen, daß eine Frequenz ausreicht, wenn der Adressenabstand gleich ist.

Außerdem ändert sich in einer Vorrichtung gemäß Fig. 3 die tremoloerzeugende Frequenz bei jeder Umblendverarbeitung, wie in Fig. 6 gezeigt. Daher kann die Frequenzcharakteristik des Kammlinienfilters 16 durch Veränderung der Verzögerungs­ zeit des Verzögerungselements 17 geändert werden, oder sie kann auf eine Frequenz davon gesetzt werden. Wie auch immer, wenn die Koeffizienten k_a, k_b und k_c nicht einen negativen Wert annehmen und sich zwischen 0 und +1 ändern, ist es nicht nötig die Frequenzcharakteristiken des Kammlinienfil­ ters 16 zu ändern. Oder das entsprechende Kammlinienfilter kann für 2 oder mehr tremoloerzeugende Grundfrequenzen ein­ gefügt werden.

In der oben beschriebenen Ausführungsform werden die digi­ talisierten Audiosignaleingangsdaten durch eine vorbestimmte Abtastzahl während der Tonlagenerhöhung herabgesetzt, und die Daten werden während der Tonlagenerniedrigung heraufge­ setzt, so daß der Schreibtakt und der Lesetakt zusammen während der Interpolation durchgeführt werden können. Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und sie kann auch bei Vorrichtungen verwendet werden, in welchen die Daten in der Reihenfolge der Adressen des Ringspuffers bei jeder Abtastperiode beim Schreiben geschrieben werden und mit einer Geschwindigkeit ausgelesen werden können, die beim Lesen unterschiedlich von der beim Schreiben sein kann, oder die Daten können teilweise doppelt gelesen werden, oder die zu lesenden Daten werden teilweise übersprungen, d. h. das Lesen wird vom anschließenden Datenwert ab durchgeführt.

Außerdem wurde die Beschreibung der obigen Ausführungsformen nur für den Fall gegeben, bei welchem der Inhalt des Spei­ chers wirklich wie ein Ringpuffer transferiert wird, aber der gleiche Effekt des Transfers kann auch durch Wiederein­ lesen der Adressenwerte durch Berechnung erhalten werden.

Wie oben beschrieben, ist es gemäß des ersten Aspekts der gegenwärtigen Erfindung möglich, Schreiben und Lesen basier­ end auf einer Regulation durch einen einzigen Takt, ohne Übermaß oder Mangel an Daten, durchzuführen, da die Daten vor dem Schreiben in den Speicher interpoliert werden, und eine Vielzahl von Schreibspeicherpositionen zur Verfügung stehen, um während des Kontrollierens der Adressen zu schreiben.

Es ist gemäß des zweiten Aspekts der gegenwärtigen Erfindung möglich, die Tremolotonerzeugungsfrequenz von einer gekenn­ zeichneten Frequenz weg zu dispergieren, weil der Zeitunter­ schied zwischen zwei oder mehr Lesedaten durch Verändern des Adressenabstandes zwischen zwei oder mehr Leseadressen­ positionen unterschiedlich gemacht worden ist. Dies redu­ ziert Pegelunterschiede des Tremolos auf Grund der Frequenz und erniedrigt die Erzeugung von Tremolo.

Außerdem werden Koeffizienten gemäß des dritten Aspekts der gegenwärtigen Erfindung innerhalb eines Bereiches von einem vorbestimmten negativen Wert zu einem vorbestimmten positi­ ven Wert gemäß des Adressenabstandes von einer Schreibspei­ cherposition für jeden von zwei oder mehr Speicherpositionen gesetzt, und die Lesedaten für zwei oder mehr Lesespeicher­ positionen werden mit den entsprechenden Koeffizienten mul­ tipliziert, und die resultierenden Daten werden aufsummiert und als Ausgabedaten benutzt. Daher ändert sich die Tremolo­ erzeugungsfrequenz, und die Tremoloerzeugungsperiode wird bei jeder Frequenz größer als in konventionellen Vorrich­ tungen, und beim Hören wird das Tremologefühl reduziert.

Gemäß eines vierten Aspekts der gegenwärtigen Erfindung wird ein Kammlinienfilter eingefügt, und die Tremolotonsignalkom­ ponente kann eliminiert werden, wenn die Frequenz, die ihr Minimum an der Stelle der Frequenzcharakteristik des Kammli­ nienfilters hat, mit der Tremoloerzeugungsfrequenz auf Grund der Umblendverarbeitung zusammenfällt. Daher ist es möglich, die Erzeugung von Tremolo in dem intervallkontrollierten, wiedergegebenen Klang zu verhindern.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Aus­ führungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

 1 Tiefpaßfilter
 2 Interpolationsschaltung
 3 Ringpuffer
 4 Adressenkonstrollschaltung
 5 Multiplizierer
 6 Multiplizierer
 7 Multiplizierer
 8 Umblendkoeffizientenschaltung
 9 Addierer
11 Taktgenerator
12 Zähler
13 Interpolationskoeffizientensetzschaltung
14 Interpolationstaktdetektionsschaltung
15 Tastatur
16 Kammlinienfilter
17 Verzögerungselement
18 Addierer

Claims (4)

1. Tonhöhenkontrollvorrichtung, die Interpolationsmittel zum Herabsetzen einer oder mehrerer aufeinanderfolgender, einge­ gangener Daten eines digitalisierten Audiosignals, das durch Abtasten einer vorbestimmten Anzahl von Daten bei Vorbe­ stimmten Abtastintervallen erhalten wird, wenn ein Ton ange­ hoben werden soll und zum Hinaufsetzen einer vorbestimmten Anzahl von Daten, wenn der Ton erniedrigt werden soll; einen Ringpuffer mit einer vorbestimmten Speichergröße; Schreib- und Lesemittel zum gleichzeitigen Schreiben eines oder meh­ rerer kontinuierlich interpolierten Datenwerte in eine Schreibspeicherposition einer gekennzeichneten Schreibadres­ se auf dem Ringpuffer bei Intervallen der Abtastperiode und Lesen von einer Lesespeicherposition von zumindest einer gekennzeichneten Leseadresse des Ringpuffers bei Intervallen der Abtastperiode; und Adressenkennzeichnungsmittel zum Kennzeichnen der Schreib- und Leseadressen für jedes der besagten Intervalle umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Adresse reguliert wird, um Leerstellen bei den geschriebenen Adressen auszuschließen, wenn die Daten herabgesetzt werden, sobald die Tonhöhe erhöht werden soll, und daß die Adresse reguliert wird, so daß die geschriebenen Daten nicht zu zahlreich werden, wenn die Daten heraufgesetzt werden, so­ bald die Tonhöhe erniedrigt werden soll.

2. Tonhöhenkontrollvorrichtung, die Schreib- und Lesemittel zum Schreiben der eingegebenen Daten eines digitalisierten Audiosignals mit vorbestimmten Abtastintervallen zu einer Schreibspeicherposition einer gekennzeichneten Schreibadres­ se eines Ringpuffers mit vorbestimmter Speichergröße und zum Lesen der in dem Ringpuffer gespeicherten Daten von einer Vielzahl von Speicherpositionen des Ringpuffers bei Inter­ vallen, die unterschiedlich von den Intervallen sind, die den Abtastintervallen in der Reihenfolge der Daten entspre­ chen; Koeffizientensetzmittel zum Setzen von Koeffizienten gemäß des Adressenabstandes einer Schreibspeicherposition des Ringpuffers relativ zu jeder einer Vielzahl von Lese­ speicherpositionen des Ringpuffers; und Rechenmittel zum Multiplizieren der Lesedaten für jede einer Vielzahl von Lesespeicherpositionen mit den entsprechenden Koeffizienten und zum Aufsummieren der resultierenden Daten und Benutzen dieser Werte als Ausgabedatenwerte umfaßt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Adressenabstand zwischen einer Vielzahl von Lesespeicherpositionen unterschiedlich voneinander ist.

3. Tonhöhenkontrollvorrichtung, die Schreib- und Lesemittel zum Schreiben eingegebener Daten eines digitalisierten Au­ diosignals mit vorbestimmten Abtastintervallen zu einer Schreibspeicherposition einer gekennzeichneten Schreibadres­ se eines Ringpuffers mit einer vorbestimmten Speichergröße und zum Lesen der in dem Ringpuffer gespeicherten Daten von einer Vielzahl von Speicherpositionen des Ringpuffers bei Intervallen, die unterschiedlich von denen den Abtastinter­ vallen entsprechenden Intervallen sind; Koeffizientensetz­ mittel zum Setzen von Koeffizienten, die dem Adressenabstand zwischen der Schreibspeicherposition des Ringpuffers und jeder einer Vielzahl von Lesespeicherpositionen des Ring­ speichers entsprechen; und Rechenmittel zum Multiplizieren der Lesedaten von jeder einer Vielzahl von Lesespeicherposi­ tionen mit den entsprechenden Koeffizienten und zum Aufsum­ mieren der resultierenden Daten und Benutzen dieser als Ausgabedaten, dadurch gekennzeichnet, daß das Koeffizienten­ setzmittel jeden der Koeffizienten auf einen Wert setzt, der innerhalb eines Bereiches von einem vorbestimmten negativen Wert zu einem vorbestimmten positiven Wert variiert.

4. Tonhöhenkontrollvorrichtung, die Schreib- und Lesemittel zum Schreiben der eingegebenen Daten eines digitalisierten Audiosignals mit vorbestimmten Abtastintervallen zu einer Schreibspeicherposition einer gekennzeichneten Schreibadres­ se eines Ringpuffers mit einer vorbestimmten Speichergröße in der Reihenfolge der Daten und zum Lesen der in dem Ring­ puffer gespeicherten Daten von einer Vielzahl von Speicher­ positionen des Ringpuffers bei Intervallen, die unterschied­ lich von denen den Abtastinterval entsprechenden Intervallen sind; Koeffizientensetzmittel zum Setzen von Koeffizienten gemäß des Adressenabstandes zwischen einer Schreibspeicher­ position des Ringpuffers und jeder einer Vielzahl von Lese­ speicherpositionen des Ringpuffers; und Rechenmittel zum Multiplizieren der Lesedaten mit den entsprechenden Koeffi­ zienten an jeder einer Vielzahl von Lesespeicherpositionen und zum Aufsummieren der resultierenden Daten und Benutzen dieser als Ausgabedaten, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kammfilter, das auf einer Verzögerungszeit, die genauso groß wie der Zeitunterschied zwischen Lesen eines Datenwertes aus einer Vielzahl von Lesespeicherpositionen ist, basiert, in einen Signaldurchgang eingefügt ist.