DE69624743T2

DE69624743T2 - Gerät zur Audiodatenverarbeitung

Info

Publication number: DE69624743T2
Application number: DE69624743T
Authority: DE
Inventors: Tomoharu Miyadai; Ayumi Naito; Syoji Yamaguchi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-03-20
Filing date: 1996-03-10
Publication date: 2003-03-13
Anticipated expiration: 2016-03-11
Also published as: JPH08321745A; EP0734018A3; EP1071231A2; EP0734018A2; CN1120412C; EP1071231A3; DE69624743D1; EP0734018B1; US5825899A; CN1142079A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Audiodatenverarbeitungsvorrichtung zum Aufnehmen von Audiodaten von einer digitalen Tonquelle und Ausführen von erforderlichen Datenprozessen und, danach, zum Konvertieren in ein analoges Signal und Ausgeben an eine Leitung. Im besonderen betrifft die Erfindung eine Audiodatenverarbeitungsvorrichtung zum zeitgeteilten Ausführen von digitalen Prozessen von Multikanälen unter Verwendung einer Logikschaltung, die nach dem Pipelineprinzip arbeitet.
In den letzten Jahren wird verlangt, daß in einer Vorrichtung, die als Multimedia-Vorrichtung bezeichnet wird, wie etwa einem Computer oder dergleichen, Audiodaten von einer Vielzahl von unterschiedlichen digitalen Tonquellen reproduziert werden können. Es ist erforderlich, die Audiodaten von der Vielzahl von digitalen Tonquellen zu mischen und die gemischten Daten auszugeben. Im besonderen existieren als digitale Tonquellen, die für den Computer nötig sind, eine Vielzahl von digitalen Tonquellen, die durch unterschiedliche Abläufe entwickelt wurden, und es wird eine Datenverarbeitungsvorrichtung gewünscht, die all die Tonquellen bewältigen kann. Da solche verschiedenen digitalen Tonquellen, die durch unterschiedliche Abläufe entwickelt wurden, wie oben erwähnt, mit individuellen Abtastfrequenzen entwickelt worden sind, muß ein Digital/Analog-Konverter (DAC) bereitgestellt werden, der jeder Abtastfrequenz entspricht. Beispielsweise hat eine Tonquellenvorrichtung (Wavetable-Synthesizer), die als PCM-Tonquelle (Wavetable- Tonquelle) bezeichnet wird, zum Beispiel acht Eingangskanäle, und sie addiert Audiodaten derselben Abtastperiode, die jenen Eingangskanälen eingegeben wurden. Damit die Vorrichtung solch eine PCM-Tonquelle bewältigen kann, werden DACs entsprechend den Abtastfrequenzen von 8 kHz, 16 kHz, 32 kHz und 48 kHz bereitgestellt und werden analoge Signale, die von den DACs ausgegeben werden, unter Verwendung einer analogen Vorrichtung wie etwa eines Transistors oder dergleichen gemischt. Als anderes Verfahren wird ein DAC bereitgestellt, der auf irgendeine der Abtast frequenzen von 8 kHz, 16 kHz, 32 kHz und 48 kHz umgeschaltet werden kann, und eine Taktfrequenz, um den DAC gemäß der Abtast frequenz operativ zu machen, wird verändert, wodurch verschiedene PCM-Prozesse rekonstruiert werden. In einer Tonquellenvorrichtung, die als FM-Tonquelle bezeichnet wird, werden Informationen, die durch eine Kombination eines Sinuswellensignals aufgezeichnet wurden, in Form einer digitalen Tonquelle mit einer Abtastperiode von zum Beispiel 55,5 kHz ausgegeben. Ferner gibt es als Form, die der PCM-Tonquelle ähnlich ist, eine digitale Audio tonquelle wie etwa einen CD- Spieler oder ein digitales Audioband, worauf kontinuierliche Sprache oder Musik durch PCM aufgezeichnet worden ist. Bei solch einer digitalen Audiotonquelle werden Audiodaten mit der durch einen Standard wie z. B. 44,1 kHz spezifizierten Abtastperiode ausgegeben.
In der Tonquellenvorrichtung, die für den Personalcomputer nötig ist, wie oben erwähnt, gibt es digitale Tonquellen mit verschiedenen Abtastperioden, und der DAC, der jeder Tonquelle entspricht, muß bereitgestellt werden. Falls ferner die gleichzeitige Ausgabe von jenen Tonquellen ermöglicht wird, müssen analoge Audiodaten, die von dem DAC ausgegeben werden, der in Entsprechung zu jeder Tonquelle vorgesehen ist, unter Verwendung einer analogen Vorrichtung gemischt werden. Da die analoge Vorrichtung, die schwierig als eine integrierte Schaltung auszubilden ist, für eine digitale Vorrichtung verwendet werden muß, in der eine integrierte Schaltungstechnik immer mehr verbessert wird, nimmt demzufolge dann, wenn die Vorrichtung gebildet wird, um verschiedenen Tonquellenvorrichtungen zu entsprechen, ein Bereich auf einer gedruckten Schaltungsplatte zu, der durch eine Tonquellenschaltung belegt wird. Als Verfahren zum Vorsehen jener digitalen Tonquellen und zum Verkleinern der Tonquellenschaltung gibt es ein Verfahren, durch das eine sogenannte digitale Selektionsschaltung verwendet wird, so daß ein DAC, der die Abtastfrequenzen von jenen verschiedenen digitalen Tonquellen bewältigen kann, vorgesehen ist und die Audiodaten von verschiedenen digitalen Tonquellen dem D/A-Konverter selektiv eingegeben werden, wodurch es möglich wird, die Tonquellen scheinbar zu bewältigen. Solch eine Vorrichtung, die die Audiodaten selektiv ausgeben kann, hat jedoch solch einen Nachteil, daß eine Vielzahl von digitalen Tonquellen nicht gleichzeitig reproduziert werden kann. Als Verfahren zum Eliminieren solch eines Nachteils, daß keine Vielzahl von digitalen Tonquellen reproduziert werden kann, und ferner zum Verkleinern der Tonquellenschaltung wird ein Verfahren zum Realisieren der obigen Mischschaltung durch eine digitale Schaltung in Erwägung gezogen, die eine Integrationsdichte verbessern kann.
In den letzten Jahren werden Audiodaten von einer Vielzahl von unterschiedlichen digitalen Tonquellen in einem Computer oder dergleichen verwendet, und eine Datenverarbeitungsvorrichtung, die Prozesse wie etwa die Interpolation, die Klangvolumeneinstellung, das Filtern, das Mischen und dergleichen für verschiedene Audiodaten als digitale Daten bewältigen kann, wird gewünscht. Beim Verarbeiten von verschiedenen Audiosignalen als digitale Daten, wie oben erwähnt, ist es erforderlich, da sich die Abtastfrequenzen der Tonquellen unterscheiden, wenn die Tonquellen verschieden sind, die Abtast frequenzen der Tonquellen zu vereinigen. Da die Tonquellenseite im allgemeinen kein Mittel zum Verändern der Ausgangsabtastfrequenz hat, ist es notwendig, die Ab tastfrequenzen in die vereinigte Abtastfrequenz von z. B. 44,1 kHz, 48 kHz oder dergleichen zu konvertieren und durch eine digitale Audioverarbeitungsvorrichtung auszugeben, die auf der Computerseite vorgesehen ist. Beim Konstruieren einer Vorrichtung zum Verarbeiten von Audiosignalen als digitale Daten ist es bislang allgemein üblich, dies durch ein Konstruktionsverfahren durch perfekte Logik oder ein softwareartiges Verfahren unter Verwendung eines digitalen Signalprozessors (DSP) zu realisieren.
Fig. 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine herkömmliche Logikschaltung zeigt, die für digitale Prozesse von Audiosignalen verwendet wird. Beim Realisieren von solch einer Schaltung durch wahlfreie Logik wird ein gewünschter Prozeß dadurch realisiert, daß Selektoren 301 und 302 und Rechenoperationseinheiten 303, 304 und 305 gemäß einer Tiefe der Rechenoperation und einer Breite von Rechenoperationsdaten seriell verbunden werden. Besonders wenn eine Vielzahl von Audiodaten gemischt wird, die unterschiedliche Tonquellenabtastfrequenzen haben, ist ein Rechenoperationsprozeß wie etwa ein Filtern oder dergleichen bei einer hohen Frequenz erforderlich, die gewöhnlich mehrere Male so hoch wie die Tonquellenabtastfrequenz ist. Deshalb wird eine schnelle oder komplizierte Rechenoperationsschaltung benötigt.
Da in der herkömmlichen Vorrichtung von Fig. 1 ein gewünschter Audioprozeß jedoch durch serielles Verbinden der Selektoren 301 und 302 und der Rechenoperationseinheiten 303, 304 und 305 und sequentielles Ausführen von Rechenoperationen realisiert wird, ist trotz dessen, daß eine Verarbeitungsgeschwindigkeit verbessert werden kann, solch ein Problem vorhanden, daß ein Gatterausmaß zunimmt. Wie bei einem digitalen Filter eines endlichen Impulsantworttyps (engl.: Finite Impulse Response Type) tritt besonders in dem Fall, wenn eine Produktsummenoperation viele Male wiederholt werden muß, typischerweise das Problem einer Zunahme des Gatterausmaßes auf.
Falls der digitale Signalprozessor durch Software realisiert wird, ist trotz dessen, daß ein Audiodatenprozeß mit hoher Flexibilität realisiert werden kann, eine Anwendungsflexibilität auch sehr hoch. Falls aus einer gewünschten Leistung das meiste gemacht werden soll, ist es deshalb erforderlich, den digitalen Signalprozessor gemäß solch einer Anforderung zu selektieren oder zu entwickeln, woraus ein Kostenanstieg resultiert. Eine Verarbeitungsgeschwindigkeit ist niedriger als jene der wahlfreien Logik.
Ferner beschreiben die Patentkurzfassungen von Japan, Bd. 18, Nr. 505(P-1803), 21-09-1994, & JP 6-168575 A (KAWAI MUSICAL INSTR MFG CO LTD), 14-06-1994, einen digitalen Mischer. Um das Mischen von Signalen zu erreichen, die Abtastfrequenzen haben, die sich voneinander unterscheiden, indem ein Eingangssignal mit einem internen Hochgeschwindigkeitstakt abgetastet wird und es in das Signal mit demselben Takt konvertiert wird, werden die Ausgangsdaten der S/P- Konverterschaltungen von jeweiligen Kanälen mit Taktsignalen, die höher als die Abtastfrequenz eines digitalen Eingangssignals sind, durch Verriegelungsschaltungen in einem Abtastteil in einer Mischerschaltung abgetastet. Durch einen Interpolationsteil wird die Ausgabe der Verriegelungsschaltungen in zeitgemultiplexte Signale mit einem Selektor konvertiert, und die Zeitmultiplexinterpolationsdaten werden von einem Addierer ausgegeben. Durch einen Mischteil werden die Interpolationsdaten von jeweiligen Kanälen sukzessive kumulativ berechnet, und die Daten von allen Kanälen werden durch den Addierer addiert, und die gemischten Daten werden von der Verriegelungsschaltung in jeder internen Interpolationsperiode ausgegeben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der Erfindung ist eine Audiodatenverarbeitungsvorrichtung unter Verwendung einer Logik vorgesehen, in der ein Hochgeschwindigkeitsprozeß ausgeführt werden kann und die eine ausgezeichnete Anwendungsflexibilität besitzt und einen Audiodatenprozeß realisieren kann.
Da Audiodaten, die unterschiedliche Tonquellenabtastfrequenzen in Abhängigkeit von Tonquellen haben, gemäß der Erfindung in eine vereinigte Abtastfrequenz von 44,1 kHz konvertiert werden und ausgegeben werden, ist eine Audiodatenverarbeitungsvorrichtung vorgesehen, die durch Logik und Software realisiert wird, die verschiedene Interpolationsprozesse realisieren.
Ferner ist gemäß der Erfindung eine Audiodatenverarbeitungsvorrichtung vorgesehen, die auf solch eine Größe miniaturisiert ist, daß verschiedene digitale Tonquellenschaltungen und eine Schaltung, die eine Vielzahl von digitalen Tonquellen mischen kann, in eine integrierte Schaltung eingebaut sein können.
Die Erfindung betrifft eine Audiodatenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1.
Wenn sich die vereinigte Abtastfrequenz von 44,1 kHz und die Tonquellenabtastfrequenz der Audiodaten unterscheiden, führt die Datenverarbeitungsschaltung einen Prozeß zum Konvertieren der Audiodaten des Eingangskanals in die Abtastdaten der vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz aus. Das heißt, in dem Fall, wenn sich die Tonquellenabtastfrequenz der Audiodaten von der vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz unterscheidet, führt die Datenverarbeitungsschaltung eine Berechnungsoperation von Interpolationsdaten synchron mit der vereinigten Abtastfrequenz aus und konvertiert sie in die Audiodaten mit der vereinigten Abtastfrequenz. Der Interpolationsprozeß ist eine Berechnungsopera tion der Interpolationsdaten auf der Basis einer Kurvennäherung, und speziell werden die Interpolationsdaten auf der Basis der linearen Näherung berechnet.
Für die Berechnungsoperation der Interpolationsdaten auf der Basis der linearen Näherung umfaßt die Datenverarbeitungsschaltung: eine Halteeinheit zum Halten von wenigstens drei kontinuierlichen Abtastdaten in jeder Tonquellenabtastperiode; eine Zeitpositionsoperationseinheit, die eine Verzögerungszeit hat, während der eine Berechnungsoperation ausgeführt werden kann, und eine Interpolationszeitposition auf der Basis der wenigstens drei kontinuierlichen Abtastdaten berechnet, die in der Halteeinheit gehalten werden; und eine Interpolationsoperationseinheit zum Ausführen einer Berechnungsoperation von Interpolationsdaten auf der Basis der Abtastdaten, die in der Halteeinheit gehalten werden, und der Interpolationszeitposition, die durch die Zeitpositionsoperationseinheit berechnet wurde. Um bei solch einer Berechnungsoperation der Interpolationsdaten die Audiodaten, die von der Tonquelle mit einer Tonquellenabtastperiode Ts in Echtzeit erzeugt werden, in Echtzeit zu einer asynchronen Zeitlage, die einer vereinigten Abtastperiode Tu entspricht, verarbeiten zu können, wird nämlich die Schreiboperation mit der Tonquellenabtastperiode Ts ausgeführt und wird die Leseoperation mit der vereinigten Abtastperiode Tu ausgeführt, so daß wenigstens drei Abtastdatenhalteeinheiten erforderlich sind. Um die eingegebenen Audiodaten zu einer Zeitlage der vereinigten Abtastperiode Tu in Echtzeit zu verarbeiten, ist es erforderlich, die Daten zu erhalten, die ein paar Perioden vor der gegenwärtigen Zeitlage der vereinigten Abtastperiode Tu vorhanden sind (Nd oder mehr Perioden zuvor).
Genauer gesagt, für die Berechnungsoperation der Interpolationsdaten auf der Basis der linearen Näherung hält die Datenverarbeitungsschaltung wenigstens drei kontinuierliche Abtastdaten S (n), S(n - 1) und S(n - 2) durch die Datenhalteeinheit in jeder Tonquellenabtastperiode Ts der Eingangsdaten. Wenn "1" zu dem Quotienten hinzuaddiert wird, der erhalten wird, indem die Tonquellenabtastperiode Ts durch die vereinigte Abtastperiode Tu dividiert wird, und die resultierenden Daten die vereinigte Abtastperiode Tu erreichen, wird die Anzahl (Nd) von Verzögerungsperioden bis zu der vergangenen Periode, in der die Interpolationsdaten berechnet werden, durch die Verzögerungsperiodenanzahlfestlegungseinheit festgelegt. Ferner wird der Zähler immer dann gelöscht, wenn ein Abtasttakt erhalten wird, werden vorbestimmte Grundtakte durch einen Zähler gezählt und wird ein Zählwert cnt ausgegeben.
Des weiteren subtrahiert eine erste Zeitpositionsoperationseinheit immer dann, wenn der Grundtakt erhalten wird, den Zählwert cnt und die Abtastperiode Tu von dem Wert (Tu· Nd), der durch Multiplizieren der Anzahl (Nd) von Verzögerungsperioden mit der vereinigten Abtastperiode Tu erhalten wird, wodurch eine erste Zeitposition CT1 berechnet wird, die für die Berechnungsoperation der Interpolationsdaten verwendet wird. Und zwar wird
CT1 = (Tu·Nd) - cnt - Tu
berechnet. Gleichzeitig subtrahiert eine zweite Zeitpositionsoperationseinheit immer dann, wenn der Grundtakt erhalten wird, den Zählwert cnt von dem Wert, der durch Multiplizieren der Anzahl (Nd) von Verzögerungsperioden mit der vereinigten Abtastperiode Tu erhalten wird, wodurch eine zweite Zeitposition CT2 berechnet wird, die für die Berechnungsoperation der Interpolationsdaten verwendet wird. Und zwar wird
CT2 = (Tu·Nd) - cnt
berechnet. Wenn die Interpolationsdaten berechnet werden, wird eine Differenz ΔT zwischen dem Wert (Tu·Nd), der durch Multiplizieren der Anzahl (Nd) von Verzögerungsperioden mit der vereinigten Abtastperiode Tu erhalten wird, und der Tonquellenabtastperiode Ts mit dem Zählwert cnt durch eine Umschalteselektionseinheit verglichen. Und zwar wird
ΔT = (Tu·Nd) - Ts
berechnet und unterschieden, ob
ΔT ≥ cnt
ist oder nicht. Wenn der Zählwert cnt gleich oder kleiner als die Differenz ΔT ist, wird die erste Zeitposition CT1 als Interpolationszeitposition C selektiert. Wenn der Zählwert cnt die Differenz Δt übersteigt, wird die zweite Zeitposition CT2 als Interpolationszeitposition C selektiert. Um eins vorhergehende Daten S(n - 1) und um zwei vorhergehende Daten S(n - 2) werden als neue und alte Daten A und B selektiert. Wenn der Zählwert cnt die Differenz ΔT übersteigt, wird die zweite Zeitposition CT2 als Interpolationszeitposition C selektiert. Die gegenwärtigen Daten S(n) und die um eins vorhergehenden Daten S(n - 1) werden als neue und alte Daten A und B selektiert.
Immer dann, wenn die Zeit die vereinigte Abtastperiode Tu erreicht, führt eine Interpolationsoperationseinheit eine Berechnungsoperation von Interpolationsdaten X auf der Basis der linearen Näherung auf der Grundlage der beiden neuen und alten Daten A und B der gegenwärtigen Daten S(n) und der um eins vorhergehenden Daten S(n - 1), die in der Datenhalteeinheit gehalten werden, und der Interpolationszeitposition C aus, die durch die Umschalteselektionseinheit selektiert wurde. Das heißt, wenn angenommen wird, daß die beiden neuen und alten Daten auf A und B gesetzt sind und die Interpolationszeitposition auf C und die Tonquellenabtastperiode Ts auf D gesetzt ist, berechnet die Interpolationsoperationseinheit die Interpolationsdaten X als
X = A - (A - B)C/D
Wenn diese Gleichung speziell dargestellt wird, lautet sie wie folgt.
X = S(n - 1) - {S(n - 1) - S(n - 2)}CT1/Ts oder
X = S(n) - {S(n) - S(n - 1)}CT2/Ts
Die berechneten Interpolationsdaten sind die Daten, die dem gegenwärtigen Zeitpunkt nur in der Anzahl (Nd) von Verzögerungsperioden vorhergehen. Der obige Linearinterpolationsprozeß wird unter der Annahme ausgeführt, daß die Tonquellenabtastperiode im voraus bekannt gewesen ist und als Vorbedingung ein Verhältnis (Ts/Tu) zwischen der Tonquellenabtastperiode Ts und der vereinigten Abtastperiode Tu einem Wert von einem nichtganzzahligen Vielfachen oder 1/(keine ganze Zahl) gleich ist. In Anbetracht einer Veränderung der Interpolationszeitlage in jeder vereinigten Abtastperiode können die Interpolationsdaten gemäß der Zeitposition der Dateninterpolation in der Tonquellenabtastperiode Ts und den Abtastdaten vor und nach den gegenwärtigen Daten exakt berechnet werden.
Da es andererseits auch den Fall gibt, daß die Periode der Abtastdaten nicht bekannt ist, mißt die Datenverarbeitungsschaltung gemäß der Erfindung die Tonquellenabtastperiode Ts der Eingangsdaten. Wenn das Verhältnis (Ts/Tu) mit der Tonquellenabtastperiode Ts, die gemessen wurde, gleich 1/ganze Zahl ist, führt die Datenverarbeitungsschaltung 10 einen Ausdünnungsprozeß aus, um die Daten in jeder Tonquellenabtastperiode zu eliminieren, die während dem Intervall der vereinigten Abtastperiode Tu existiert. Wenn das Verhältnis (Ts/Tu) mit der vereinigten Abtastperiode Tu einem Wert eines ganzzahligen Vielfachen gleich ist, führt die Datenverarbeitungsschaltung eine sogenannte Nullfestlegungsinterpolation zum Interpolieren aus, indem Nulldaten an den Positionen der vereinigten Tastperioden Tu während der Tonquellenabtastperiode Ts eingefügt werden. Wenn das Verhältnis (Ts/Tu) mit der vereinigten Abtastperiode Tu ferner einem Wert eines nichtganzzahligen Vielfachen gleich ist, werden die Interpolationsdaten durch die lineare Näherung an der Position der vereinigten Abtastperiode Tu während der Tonquellenabtastperiode Ts eingefügt, wodurch linear interpoliert wird. Die Einzelheiten der linearen Näherung sind so wie oben erwähnt.
Bei einem Klangvolumeneinstellprozeß der Datenverarbeitungsschaltung wird ein festgelegter Klangvolumenkoeffizient mit den Eingangsdaten multipliziert und werden die Daten mit eingestelltem Klangvolumen erzeugt. Die Datenverarbeitungsschaltung 10 kann auch auf solch eine Weise konstruiert sein, daß nach der Korrektur der Eingangsdaten auf einen spezifizierten Pegel die Multiplikation mit dem festgelegten Klangvolumenkoeffizienten erfolgt und die Daten mit eingestelltem Klangvolumen erzeugt werden.
Bei einem Filterprozeß der Datenverarbeitungsschaltung wird ein vorbestimmter Filterkoeffizient mit den Eingangsdaten multipliziert und werden Ausgangsdaten berechnet. Bei einem spezifischen Filterprozeß der Datenverarbeitungsschaltung 10 werden Filterausgangsdaten von Zieldaten durch die Summe der Produkte aus den Eingangsdaten in der Anzahl eines vorbestimmten Grades für jede vereinigte Abtastperiode, existierend auf Zeitbasen vor und nach den Zieldaten als Zentrum, die gegenwärtig ein Verarbeitungsziel sind, und den Filterkoeffizienten eines feststehenden Grades gemäß einer endlichen Impulsantwort berechnet.
Bei einem Mischprozeß der Datenverarbeitungsschaltung wird eine Vielzahl von Daten, die als Mischziele selektiert wurden, eingegeben und addiert.
Falls die Datenverarbeitungsschaltung durch Logik realisiert wird, sind vorgesehen: eine erste Verarbeitungs- Schaltung zum zeitgeteilten Ausführen der Interpolation der Audiodaten in der Anzahl einer Vielzahl von Kanälen, der Klangvolumeneinstellung und der Mischausgabe in jeder vereinigten Abtastperiode Tu; und eine zweite Verarbeitungsschaltung zum zeitgeteilten Ausführen der Filterprozesse in der Anzahl einer Vielzahl von Kanälen in jeder vereinigten Abtastperiode Tu. Jede der ersten und zweiten Verarbeitungsschaltungen hat: eine Multiplikationspipelineschaltung zum Selektieren zweier von einer Vielzahl von Eingangsdaten und, danach, zum Multiplizieren; und eine Additions-/Subtraktionspipelineschaltung zum Selektieren zweier von der Vielzahl von Eingangsdaten und, danach, zum Addieren oder Subtrahieren. Ein Datenspeicher zum Auslesen der Eingangsdaten und Schreiben der Ausgangsdaten ist zwischen der Multiplikationspipelineschaltung und der Additions-/Subtraktionspipelineschaltung vorgesehen. Eine Steuerungsoperation von jeder Pipelineschaltung wird unter Verwendung eines Steuerungsspeichers und eines Sequenzzählers eines Sequenzers ausgeführt. Ein Steuerungsmuster, um die Multiplikationspipeilineschaltung und Additions-/Subtraktionspipelineschaltung in der vereinigten Abtastperiode Tu operativ zu machen, wird in dem Steuerungsspeicher in jeder Grundtaktperiode gespeichert. Der Sequenzzähler wird immer dann gelöscht, wenn die Periode die vereinigte Abtastperiode Tu erreicht, und wiederholt die Zähloperation des Grundtaktes in jeder vereinigten Abtastperiode Tu und erzeugt eine Zugriffsadresse in dem Steuerungsspeicher. Der Sequenzzähler liest das Operationsmuster aus dem Steuerungsspeicher und gestattet der Multiplikationspipelineschaltung und der Additions-/Subtraktionspipelineschaltung die zeitgeteilte Ausführung der Prozesse in der Anzahl der Vielzahl von Kanälen. Die Multiplikationspipelineschaltung ist konstruiert aus: einem ersten Selektor zum Selektieren eines von einer Vielzahl von Eingangsdaten; einem zweiten Selektor zum Selektieren eines von der Vielzahl von Eingangsdaten; einem ersten Register zum Halten einer Ausgabe des ersten Selektors; einem zweiten Register zum Halten einer Ausgabe des zweiten Selektors; einem Multiplizierer zum Multiplizieren von Werten der ersten und zweiten Register; und einem ersten Ausgaberegister zum Halten einer Ausgabe des Multiplizierers. Die Additions- /Subtraktionspipelineschaltung ist konstruiert aus: einem dritten Selektor zum Selektieren eines von einer Vielzahl von Eingangsdaten; einem vierten Selektor zum Selektieren eines von der Vielzahl von Eingangsdaten; einem dritten Register zum Halten einer Ausgabe des ersten Selektors; einem vierten Register zum Halten einer Ausgabe des zweiten Selektors; einem Addierer/Subtrahierer zum Ausführen einer Addition oder einer Subtraktion an Werten der dritten und vierten Register; einem zweiten Ausgaberegister zum Halten einer Ausgabe des Addierers/Subtrahierers; und einem Multiplexer zum Selektieren des ersten oder zweiten Ausgaberegisters. Die Ausgaben der ersten und zweiten Ausgaberegister werden zu Selektoreingängen zurückgeführt und mit ihnen verbunden, falls erforderlich. Die ersten und zweiten Ausgaberegister haben eine Funktion als Schieberegister. Wenn eine Ausgabeoperation durch das Operationsmuster bezeichnet wird, werden die Ausgangsdaten des Addierers/Subtrahierers gehalten, und danach führen die ersten und zweiten Ausgaberegister eine Aufwärtsverschiebungs- oder Abwärtsverschiebungsoperation aus und können die Ausgangsdaten leicht verdoppeln oder sie auf 1/2 verringern.
Die Additions-/Subtraktionspipelineschaltung der zweiten Verarbeitungsschaltung zum Ausführen des Filterprozesses ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabe des Addierers/- Subtrahierers direkt zu der Selektoreingangsseite zurückgeführt und mit ihr verbunden wird. Eine Maskierungsschaltung zum Maskieren eines Teils der Rückführungsdaten ist für eine Rückführungsverbindungsschaltung für die Eingangsseite der ersten und zweiten Ausgaberegister vorgesehen.
Eine Vielzahl von Eingangskanalschaltungen nimmt jeweilig auf und verbindet: eine Ausgabe eines PCM-Tonquellenmoduls, das als Wavetable-Tonquelle bekannt ist; eine Ausgabe eines FM-Tonquellenmoduls; eine Ausgabe einer Mikrophoneingangsschaltung, die einen Verstärker und einen A/D- Konverter hat; eine Ausgabe einer CD-Vorrichtung, die extern verbunden ist; eine digitale Ausgabe einer Audiovorrichtung, die extern verbunden ist; und Übertragungsdaten einer externen Speichervorrichtung, die durch einen Datenbus extern verbunden ist.
Die Datenverarbeitungsschaltung, die durch die Logik realisiert wird, wie oben erwähnt, kann eine Pipelinerechenoperation der Multiplikation und Subtraktion ausführen, so daß eine Operationsgeschwindigkeit beträchtlich angehoben wird. Bezüglich der Wiederholung der Produktsummenberechnungen des Filterprozesses können zum Beispiel die gegenwärtige Multiplikation und die Addition des vorherigen Multiplikationsresultates durch den Pipelineprozeß während eines Schleifendurchlaufs parallel erfolgen. Der Interpolationsprozeß wird durch die Subtraktion, Multiplikation und Subtraktion ausgeführt. Die Klangvolumeneinstellung wird durch die Multiplikation zweimal ausgeführt. Ferner wird die Mischerausgabe durch vielmalige Addition erhalten. Durch zweckmäßiges Kombinieren der Pipelinerechenoperationen der Multiplikation und Subtraktion werden die Prozesse in der Anzahl von Multikanälen in jeder vereinigten Abtastperiode effektiv berechnet. Die digitalen Audiodaten mit unterschiedlichen Tonquellenabtastfrequenzen können zu der vereinigten Frequenz von 44,1 kHz vereinigt werden. Bezüglich des Filterprozesses einer großen Berechnungsmenge ist ferner für die erste Verarbeitungsschaltung zum Ausführen der Interpolation, Klangvolumeneinstellung und Mischerausgabe eine andere Hardwarekonstruktion als zweite Verarbeitungsschaltung vorgesehen. Selbst wenn ein Rechenoperationselement mit relativ langsamer Geschwindigkeit (niedriger Verbrauch von elektrischem Strom und niedrige Kosten) verwendet wird, können deshalb die Prozesse zur Genüge ausgeführt werden. Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden eingehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen hervor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Schaltungsblockdiagramm einer herkömmlichen Vorrichtung, die durch wahlfreie Logik realisiert wird;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Datenverarbeitungsschaltung von Fig. 2;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm der Datenverarbeitungsschaltung von Fig. 2;
Fig. 5 ist ein Schaltungsblockdiagramm einer ersten Verarbeitungsschaltung von Fig. 4;
Fig. 6 ist ein erläuterndes Diagramm eines Zustandszyklus einer vereinigten Abtastperiode durch einen Sequenzer von Fig. 5;
Fig. 7 ist ein erläuterndes Diagramm von zeitgeteilten Prozessen bei einer vereinigten Abtastperiode von ersten und zweiten Verarbeitungsschaltungen von Fig. 5;
Fig. 8A bis 81 sind Zeitlagendiagramme für die Grundoperation auf der Seite einer Multiplikationspipelineschaltung von Fig. 5;
Fig. 9 ist ein erläuterndes Diagramm der Operation und der Anzahl von erforderlichen Zuständen in einem Schaltungsblock von Fig. 5;
Fig. 10 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Interpolationsprozesses, der für die erste Verarbeitungsschaltung von Fig. 5 vorgesehen ist;
Fig. 11 ist ein Prinziperläuterungsdiagramm des Interpolationsprozesses;
Fig. 12A und 12B sind Zeitlagenerläuterungsdiagramme für den Interpolationsprozeß in dem Fall, wenn Tonquellenabtastfrequenzen auf 16 kHz und 48 kHz festgelegt sind;
Fig. 13 ist ein Flußdiagramm für die Verarbeitungsoperation eines Zählprozesses von Fig. 10;
Fig. 14 ist ein Flußdiagramm, das eine Umschalteselektion und eine Interpolationsberechnung auf der Basis eines Zählwertes von Fig. 10 zeigt;
Fig. 15 ist ein Operationserläuterungsdiagramm der Schaltung von Fig. 5 zum Realisieren einer Funktion einer Interpolationsoperationseinheit von Fig. 10;
Fig. 16 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Klangvolumeneinstellung, die für die erste Verarbeitungsschaltung von Fig. 4 vorgesehen ist;
Fig. 17 ist ein Operationserläuterungsdiagramm der Schaltung von Fig. 5 zum Realisieren einer Funktion einer Klangvolumeneinstelleinheit von Fig. 16;
Fig. 18 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Filterprozesses, der für die zweite Verarbeitungsschaltung von Fig. 4 vorgesehen ist;
Fig. 19 ist ein Operationserläuterungsdiagramm der Schaltung von Fig. 5 zum Realisieren einer Funktion des Filterprozesses von Fig. 18;
Fig. 20 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Mischerausgabeprozesses, der für die erste Verarbeitungsschaltung von Fig. 4 vorgesehen ist;
Fig. 21 ist ein Operationserläuterungsdiagramm der Schaltung von Fig. 5 zum Realisieren einer Funktion des Mischerausgabeprozeses von Fig. 18;
Fig. 22 ist ein Funktionsblockdiagramm einer anderen Ausführungsform der Datenverarbeitungsschaltung von Fig. 2;
Fig. 23 ist ein Funktionsblockdiagramm noch einer anderen Ausführungsform der Datenverarbeitungsschaltung von Fig. 2;
Fig. 24 ist ein Blockdiagramm einer Operationsumgebung zum Realisieren der Datenverarbeitungsschaltung von Fig. 2 in einem Prozessorprozeß;
Fig. 25 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Datenverarbeitungsschaltung, die durch einen Prozessor von Fig. 24 realisiert wird;
Fig. 26 ist ein Flußdiagramm für einen Eingangskanalprozeß von Fig. 25;
Fig. 27 ist ein Flußdiagramm für einen Abtasttaktmeßprozeß von Fig. 26;
Fig. 28 ist ein Flußdiagramm für einen Interpolationsmodusfestlegungsprozeß von Fig. 26;
Fig. 29 ist ein erläuterndes Diagramm eines Ausdünnungsprozesses;
Fig. 30 ist ein erläuterndes Diagramm eines Nullfestlegungsinterpolationsprozesses;
Fig. 31 ist ein Flußdiagramm für den Ausdünnungsprozeß von Fig. 28;
Fig. 32 ist ein Flußdiagramm für den Nullfestlegungsinterpolationsprozeß von Fig. 28;
Fig. 33 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Klangvolumeneinstellprozesses, der bei der Erfindung verwendet wird;
Fig. 34 ist ein Zeitdiagramm für eine Klangvolumeneinstellung gemäß Fig. 33;
Fig. 35 ist ein Flußdiagramm für den Klangvolumeneinstellprozeß von Fig. 33;
Fig. 36 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Hüllprozesses in Verbindung mit einer Tasteneingabe einer digitalen Spielvorrichtung, worauf die Klangvolumeneinstellung von Fig. 33 angewendet wird;
Fig. 37A und 37B sind Zeitdiagramme des Hüllprozesses von Fig. 36; und
Fig. 38 ist ein Flußdiagramm für den Hüllprozeß von Fig. 36.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Konstruktion und Funktionen der Vorrichtung

Fig. 2 ist eine gesamte Blockkonstruktion einer Audiodatenverarbeitungsvorrichtung der Erfindung. In Fig. 2 hat eine Datenverarbeitungseinheit 10 eine Vielzahl von Kanaleingängen CH1 bis CH6, und sie verarbeitet digitale Audiodaten, die von den Kanälen CH1 bis CH6 eingegeben werden, bei einer vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz. Tonquellenabtastfrequenzen der digitalen Audiodaten, die der Datenverarbeitungseinheit 10 eingegeben werden, sind in Abhängigkeit von Tonquellen verschieden. Digitale Audiodaten mit einer Tonquellenabtastfrequenz, die niedriger als die vereinigte Abtastfrequenz von 44,1 kHz ist, werden durch einen Interpolationsprozeß in digitale Audiodaten mit der vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz konvertiert und erforderlichen Prozessen wie etwa der Klangvolumeneinstellung, dem Filtern, dem Mischen und dergleichen unterzogen. Digitale Audiodaten, die eine Tonquellenabtastfrequenz haben, die höher als die vereinigte Abtastfrequenz von 44,1 kHz ist, werden durch einen Ausdünnungsprozeß in digitale Audio daten mit der vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz konvertiert. Ein PCM-Tonquellenmodul 22 ist als Eingangskanal CH1 für die Datenverarbeitungseinheit 10 verbunden. Das PCM- Tonquellenmodul 22, das einen Wavetable-Speicher 20 verwendet und eine Vielzahl von Kanälen gleichzeitig erzeugen kann, erzeugt Tonquellen gemäß einer Instruktion von einer CPU 12. Ein FM-Tonquellenmodul 24 ist mit dem Eingangskanal CH2 der Datenverarbeitungseinheit 10 verbunden. Auf der Basis einer Steuerung durch die CPU 12 führt das FM-Tonquellenmodul 24 eine Tonquellenausgabe zum gleichzeitigen Erzeugen von einer Vielzahl von Kanälen durch ein FM-Verfahren aus, bei dem effektive Töne und Musikinstrumententöne simuliert werden. Ein Audiosignal von einem Mikrophoneingangsanschluß 28 wird durch einen Verstärker 30 verstärkt, und danach wird das verstärkte Signal durch einen A/D-Konverter 32 in serielle digitale Audiodaten konvertiert. Die digitalen Audiodaten werden dem Eingangskanal CH3 der Datenverarbeitungseinheit 10 zugeführt. Ein CD-Serielldateneingangsanschluß 34 ist mit dem Eingangskanal CH4 der Datenverarbeitungseinheit 10 verbunden, und ein digitales Audiosignal, das durch die CD-Vorrichtung durch ein optisches Plattenlaufwerk reproduziert wird, wird eingegeben. Eine Tonquellenabtastfrequenz des digitalen Audiosignals für den CD- Serielldateneingangsanschluß 34 beträgt 44,1 kHz. Durch das Vorsehen eines ADPCM-Decodierers in der vorderen Stufe kann auch ein Audiosignal von 18,9 kHz oder 37,8 kHz eingegeben werden, das von einem CD-ROM-XA ausgegeben wird. Ein AUX- Eingangsanschluß 35 ist mit dem Eingangskanal CH5 der Datenverarbeitungseinheit 10 verbunden. Ein digitales Audiosignal oder dergleichen von einem Video, einer CD oder dergleichen wird von dem AUX-Verbindungsanschluß 35 eingegeben. Der Kanal CH6 der Datenverarbeitungseinheit 10 hat einen Kanal zur Eingabe und einen Kanal zur Ausgabe. Der Eingangskanal (IN) und der Ausgangskanal (OUT) sind jeweilig mit einem Busschnittstellenmodul 38 durch FIFOs 40 und 42 verbunden. Das Bus-I/F-Modul 38 ist mit einem Bus 18 verbunden. Der Bus 18 ist mit einem Hauptspeicher 14 und einem DMA-Controller 16 verbunden und führt eine Datenübertragung der digitalen Audiodaten zu/von dem Hauptspeicher 14 durch die Steuerung des DMA-Controllers 16 aus. Eine Tonquellenabtastfrequenz der Audiodaten, die durch den Bus 18 übertragen werden, liegt innerhalb eines Bereiches zwischen 8 und 48 kHz und wird entweder auf stereophonische Signale oder ein monaurales Signal eingestellt. Die Ausgangsseite des Kanals CH6 wird zum Ausgeben des digitalen Audiosignals, das von den Kanälen CH1 bis CH5 eingegeben wurde, oder des Mischresultates von einer Vielzahl von eingegebenen digitalen Audiosignalen an einen externen Speicher und zum Speichern in einer Datei oder dergleichen verwendet. Die digitalen Audiodaten der Datenverarbeitungseinheit 10 haben eine Datenbreite von zum Beispiel 16 Bits und werden in jeder vereinigten Abtastperiode Tu gemäß der vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz seriell konvertiert und einem D/A-Konverter 44 zugeführt und in das analoge Audiosignal konvertiert. Das analoge Audiosignal wird von einem L/R-Ausgangsanschluß 46 über eine Leitung ausgegeben. Selbst wenn die Tonquellenabtastfrequenzen der Eingangskanäle CH1 bis CH6 andere Frequenzen als die vereinigte Abtastfrequenz von 44,1 kHz sind, werden alle digitalen Audiosignale, die von dem L/R- Ausgangsanschluß 46 ausgegeben werden, durch die Prozesse durch die Datenverarbeitungseinheit 10 in die vereinigte Abtastfrequenz von 44,1 kHz konvertiert, und danach werden die digitalen Audiosignale durch den D/A-Konverter 44 in die analogen Audiosignale konvertiert. Ein Datenspeicher 48, in dem verschiedene Parameter, die für Prozesse wie etwa die Interpolation, die Klangvolumeneinstellung, das Filtern, das Mischen und dergleichen der digitalen Audiodaten von den Eingangskanälen CH1 bis CH6 erforderlich sind, im voraus gespeichert worden sind, ist in der Datenverarbeitungseinheit 10 vorgesehen. Der Datenspeicher 48 wird auch als Datenpuffer zum temporären Speichern der Daten in der Mitte des Prozesses und zum Übergeben an den nächsten Prozeß verwendet. Ferner ist eine Zählerschaltung 50 zur Interpolation für die Datenverarbeitungseinheit 10 vorgesehen. Ein Grundtakt CL1, ein vereinigter Takt CL2 und ein Abtasttakt CL3, der der Tonquellenabtastfrequenz als Ziel der Interpolation entspricht, werden der Zählerschaltung 50 zur Interpolation zugeführt. Eine Frequenz des Grundtaktes CL1 ist zum Beispiel auf 16,9344 MHz festgelegt. Wenn eine Taktperiode des vereinigten Taktes CL2 der vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz, nämlich die vereinigte Abtastperiode Tu, durch die Anzahl von Grundtakten CL1 ausgedrückt wird, hat Tu = 384 Takte. Obwohl der Abtasttakt CL3 in Entsprechung zu der Tonquellenabtastfrequenz von wirklichen Eingangsaudiodaten bestimmt wird, ist in der Ausführungsform ein Beispiel für den Fall gezeigt, wenn die Tonquellenabtastfrequenz auf 16 kHz festgelegt ist. Die Taktperiode des Abtasttaktes CL3 der Tonquellenabtastfrequenz von 16 kHz, nämlich eine Tonquellenabtastperiode Ts, wird durch die Anzahl von Grundtakten CL1 ausgedrückt, und so hat Ts = 1058,4 Takte. Immer wenn der Abtasttakt CL3 erhalten wird, löscht die Zählerschaltung 50 für die Interpolation einen in ihr vorgesehenen Zähler. Während einer Zeitperiode, bis der Abtasttakt CL3 aufeinanderfolgend erhalten wird, wird der Grundtakt CL1 gezählt und ein Zählwert cnt erhalten. Auf der Basis des Zählwertes cnt wird eine Zeitposition CT der Interpolationsdaten, die zur Interpolationsberechnung verwendet wird, der Datenverarbeitungseinheit 10 zugeführt. Die Einzelheiten der Zählerschaltung 50 für die Interpolation werden später bei der Beschreibung des Interpolationsprozesses erläutert.
Fig. 3 zeigt ein Funktionsblockdiagramm von Verarbeitungsfunktionen von digitalen Audiodaten, die durch die Datenverarbeitungseinheit 10 für die Kanäle CH1 bis CH6 von Fig. 2 realisiert werden. Unter Bezugnahme auf den Eingangskanal CH1 des PCM-Tonquellenmoduls 22 ist zuerst der Fall als Beispiel gezeigt worden, wenn alle erforderlichen Prozesse auf der Seite des PCM-Tonquellenmoduls 22 bereits beendet worden sind und die Tonquellenabtastfrequenz des PCM-Tonquellenmoduls 22 auf die vereinigte Abtastfrequenz von 44,1 kHz eingestellt ist. Deshalb werden sie so wie sie sind einer Mischereinheit 52 eingegeben. Da die Tonquellenabtastfrequenz hinsichtlich des Eingangskanals CH2 des FM- Tonquellenmoduls 24 nicht auf die vereinigte Abtastfrequenz von 44,1 kHz eingestellt ist, werden diese durch eine Interpolationseinheit 54 interpoliert und in Daten mit der Äbtastperiode von 44,1 kHz konvertiert. Danach wird ein Tiefpaßfilterprozeß zum Eliminieren eines Hochfrequenzrauschens durch eine Filtereinheit 56 ausgeführt, und die resultierenden Daten werden der Mischereinheit 52 zugeführt. Da hinsichtlich der Eingangskanäle CH3 und CH4 als Mikrophoneingabe und CD-Serielldateneingabe die Tonquellenabtastfrequenzen auf 44,1 kHz eingestellt sind, wird der Interpolationsprozeß nicht ausgeführt, aber es wird eine Klangvolumeneinstellung durch Klangvolumeneinstelleinheiten 57 und 58 ausgeführt. Danach werden die eingestellten Daten der Mischereinheit 52 eingegeben. Da bei dem Kanal CH5 zur Eingabe der digitalen Videoaudiodaten von dem AUX-Eingangsanschluß die Tonquellenabtastfrequenz zum Beispiel auf 16 kHz eingestellt ist, werden sie durch eine Interpolationseinheit 60 auf 44,1 kHz interpoliert. Danach wird das Klangvolumen durch eine Klangvolumeneinstelleinheit 62 eingestellt, und ferner werden sie einem Tiefpaßfilterprozeß durch eine Filtereinheit 64 unterzogen, um ein Hochfrequenzrauschen zu eliminieren, das durch die Interpolation auftritt. Danach werden die resultierenden Daten an die Mischereinheit 52 ausgegeben. Was ferner die digitalen Audiodaten von dem Datenbus betrifft, der als Eingang des Kanals CH6 dient, werden sie aus dem FIFO 40 zum Beispiel mit einer Tonquellenabtastfrequenz von 8 kHz gelesen und durch eine Interpolationseinheit 66 auf 44,1 kHz interpoliert. Danach werden sie einer Klangvolumeneinstellung durch eine Klangvolumeneinstelleinheit 68 und einem Tiefpaßfilterprozeß durch eine Filtereinheit 70 unterzogen. Die resultierenden Daten werden der Mischereinheit 52 zugeführt. Hinsichtlich der Ausgangsseite des Kanals CH6 werden ferner die digitalen Audiodaten mit der vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz, die durch die Mischereinheit 52 abgeleitet wurden, durch eine Filtereinheit 72 in die ursprünglichen Daten zurückgeführt. Danach wird das Klangvolumen durch eine Klangvolumeneinstelleinheit 74 eingestellt. Ferner werden die Daten durch einen Ausdünnungsprozeß oder dergleichen durch eine Einheit zur inversen Interpolation 76 in die ursprünglichen Abtastdaten von 8 kHz zurückgeführt und schließlich durch einen L/R-Mischer 78 gemischt. Die resultierenden Daten werden dem FIFO 42 zur Ausgabe zugeführt. Die Datenverarbeitungseinheit 10 führt, wie oben erwähnt, Prozesse der einzigartigen digitalen Audiodaten in bezug auf jeden der Eingangskanäle CH1 bis CH6 aus und führt schließlich das bezeichnete Mischen durch die Mischereinheit 52 aus und führt das Resultat dem D/A-Konverter 44 als serielle digitale Audiodaten zu. In der Ausführungsform sind Verarbeitungsschaltungen zur exklusiven Verwendung für jene Multikanaleingänge bezüglich zweier Systeme wie etwa des Systems für den Interpolationsprozeß, den Klangvolumeneinstellprozeß und den Mischprozeß und des Systems für den Filterprozeß separat vorgesehen. Jede der Verarbeitungsschaltungen wird in jeder vereinigten Abtastperiode Tu der vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz im Zeitmultiplexverfahren bearbeitet.

Logikkonstruktion und Steuerung der Datenverarbeitungsschaltung

Fig. 4 ist ein Diagramm, das eine Grundkonstruktion einer internen Schaltung der Datenverarbeitungseinheit 10 von Fig. 2 zeigt. Die Datenverarbeitungseinheit 10 umfaßt: eine erste Verarbeitungsschaltung 80 zum Ausführen von Prozessen wie etwa der Interpolation, der Klangvolumeneinstellung und des Mischens an digitalen Audiodaten als Ziele von Multikanälen, die von außen eingegeben werden; und eine zweite Verarbeitungsschaltung 82 zum Ausführen eines Filterprozesses ebenfalls an digitalen Audiodaten als Ziele, die als externe Eingaben von Multikanälen dienen. Ein Sequenzer 84 ist vorgesehen, um einmal die Prozesse für die Interpolation, die Klangvolumeneinstellung und das Mischen in der Anzahl der Multikanäle für die erste Verarbeitungsschaltung 80 für die vereinigte Abtastperiode Tu auszuführen und die erforderliche Filterrechenoperation für die zweite Verarbeitungsschaltung 82 für dieselbe Periode Tu auszuführen. Der Datenspeicher 48 wird durch die ersten und zweiten Verarbeitungsschaltungen 80 und 82 gemeinsam verwendet. Als Reaktion auf eine Zugriffsanforderung durch den Sequenzer 84 werden die Lese- und Schreiboperationen der erforderlichen Daten für die ersten und zweiten Verarbeitungsschaltungen 80 und 82 ausgeführt. Eine Ausgabe an den externen D/A-Konverter 44 ist eine Ausgabe von der Seite der ersten Verarbeitungsschaltung 80, da abschließend der Mischprozeß der ersten Verarbeitungsschaltung 80 ausgeführt wird.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform der ersten Verarbeitungsschaltung 80 zeigt, die für die Datenverarbeitungseinheit 10 von Fig. 4 vorgesehen ist. Die erste Verarbeitungsschaltung 80 ist aus einer oberen Multiplikationspipelineschaltung 80-1 und einer unteren Additions- /Subtraktionspipelineschaltung 80-2 konstruiert. Die Multiplikationspipelineschaltung 80-1 hat Selektoren 88 und 90 zum individuellen Selektieren von externen Eingaben von zwei Systemen, und Register 92 und 94 sind nachfolgend vorgesehen. Nach den Registern 92 und 94 ist ein Multiplizierer 96 vorgesehen, und zwei Registereingaben werden multipliziert. Ein Ausgaberegister 98 ist nach dem Multiplizierer 96 vorgesehen. Die Additions-/Subtraktionspipelineschaltung 80-2 ist gebildet aus: Selektoren 100 und 102 zum individuellen Selektieren von externen Eingaben von zwei Systemen; Registern 104 und 106 zum Halten von zwei Selektorausgaben; einem Addierer/Subtrahierer 108 zum Ausführen einer Addition oder einer Subtraktion an zwei Registereingaben; und ferner einem Register 110 mit einer Verschiebungsfunktion. Im Anschluß an das Register 110 mit der Verschiebungsfunktion ist ein Multiplexer 112 zum Selektieren von Ausgaben der Multiplikationspipelineschaltung 80-1 und der Additions- /Subtraktionspipelineschaltung 80-2 vorgesehen. Nach dem Register 110 mit der Verschiebungsfunktion ist ein weiteres Register 113 mit einer Verschiebungsfunktion vorgesehen. Nachdem die Endausgabe gehalten wurde, führt das Register 113 eine Verschiebungsoperation aus und gibt die verschobenen Daten als serielle Daten an den externen D/A-Konverter 44 aus. Eine Ausgabe des Ausgaberegisters 98 wird zu dem Selektor 90 der Multiplikationspipelineschaltung 80-1 zurückgeführt. Eine Ausgabe des Registers 92 wird zu dem Selektor 88 zurückgeführt. Durch solch ein Zurückführen der Registerausgabe auf einer geeigneten Stufe zu dem Eingangs selektor, wie oben erwähnt, kann ein Schleifenprozeß ausgeführt werden, so daß das Eingaberesultat wieder eingegeben werden kann oder das Rechenoperationsresultat wieder eingegeben wird. Eine Ausgabe des Ausgaberegisters 98 der Multiplikationspipelineschaltung 80-1 wird auch dem Selektor 100 der Additions-/Subtraktionspipelineschaltung 80-2 eingegeben. Ein Multiplikationsresultat der Multiplikationspipelineschaltung 80-1 wird der Additions-/Subtraktionspipelineschaltung 80-2 eingegeben, und die Addition oder Subtraktion kann im Anschluß an die Multiplikation ausgeführt werden. In der Additions-/Subtraktionspipelineschaltung 80-2 wird ferner zusätzlich zu dem Zurückführen einer Ausgabe des Registers 110 mit der Ausgabefunktion in der Endstufe zu dem Selektor 102 eine Ausgabe des Addierers/Subtrahierers 108 direkt zu dem Selektor 102 zurückgeführt. So kann das Rechenoperationsresultat durch den Addierer/Subtrahierer 108 unmittelbar zu der nächsten Addition oder Subtraktion geschleift werden. Solch eine direkte Rückführungsverbindung zu dem Selektor 102 von dem Addierer/Subtrahierer 108 wird bei einem Filterprozeß verwendet, der später eingehend erläutert wird. Ein UND-Gatter 114 zum Maskieren ist ferner für die Additions-/Subtraktionspipelineschaltung 80-2 vorgesehen. Die Daten des Registers 110 mit der Verschiebungsfunktion werden einem Eingang des UND-Gatters 114 eingegeben, und geeignete Maskendaten werden dem anderen Eingang eingegeben, wodurch ein Teil der Ausgangsdaten, die zu dem Selektor 102 zurückgeführt werden, maskiert werden kann.
Der Sequenzer 84 ist für die Multiplikationspipelineschaltung 80-1 und die Additions-/Subtraktionspipelineschaltung 80-2 vorgesehen, um verschiedene Arten von Prozessen, wie sie zum Beispiel in Fig. 3 gezeigt sind, in bezug auf die digitalen Audiodaten von allen Kanaleingängen bei der vereinigten Abtastperiode Tu der vereinigten Taktfre quenz von 44,1 kHz zu realisieren. Ein Sequenzzähler 116 ist für den Sequenzer 84 vorgesehen. Immer wenn der vereinigte Abtasttakt CL2 erhalten wird, wird der Sequenzzähler 116 gelöscht. Für eine Zeitperiode, bis der nächste vereinigte Abtasttakt CL2 erhalten wird, zählt der Sequenzzähler 116 den Grundtakt CL1. Da zum Beispiel 16,9344 MHz als Grundtakt CL1 verwendet werden, kann die Periode Tu des vereinigten Abtasttaktes CL2 ausgedrückt werden durch Tu = 384 Takte. Ein Steuerungsspeicher 118 unter Verwendung eines nichtflüchtigen Speichers wie etwa eines Flash-Speichers oder dergleichen ist für den Sequenzzähler 116 vorgesehen. Der Steuerungsspeicher 118 hat Steuerungsadressen 0 bis 383 entsprechend der Periode Tu = 384 des vereinigten Abtasttaktes CL2. Um die Prozesse für die Interpolation, die Klangvolumeneinstellung und das Mischen der digitalen Audiodaten zu realisieren, sind zum Beispiel Bitentsprechungssteuerungsinformationen, um jede der Schaltungseinheiten der Multiplikationspipelineschaltung 80-1 und/oder der Additions-/Subtraktionspipelineschaltung 80-2 operativ zu machen, in jeder Steuerungsadresse des Steuerungsspeichers 118 gespeichert worden. Bei dem Zugriff durch die Adressenbezeichnung des Steuerungsspeichers 118 durch Zählwerte von 0 bis 383 des Sequenzzählers 116 können die Adressen 0 bis 383 direkt bezeichnet werden, oder es kann auch eine relative Adresse verwendet werden, die sich innerhalb eines relativen Bereiches der Zählwerte 0 bis 383 verändert, die in einen vorbestimmten Speicherbereich konvertiert werden. Steuerungsdaten, die bei jeder Zähloperation des Sequenzzählers 116 aus dem Steuerungsspeicher 118 gelesen werden, werden einem Steuerungsausgaberegister 120 zugeführt. Das Steuerungsausgaberegister 120 darf die Operation auf der Basis von Bitdaten in einem Bitbereich entsprechend jedem Schaltungselement der Multiplikationspipelineschaltung 80-1 und der Additions-/Subtraktionspipelineschaltung 80-2 ausführen. Da zum Beispiel hinsichtlich der Register 92, 94, 98, 104 und 106 jedes von ihnen entweder in den Haltezustand oder den Nichthaltezustand versetzt ist, reicht es aus, ein Bit als Steuerungsinformation des Steuerungsausgaberegisters zu verwenden. Da jeder der Selektoren 88, 90, 100 und 102 die Selektionen in der Anzahl von Eingängen benötigt, genügt es, die Anzahl von Bits des Dualsystems der Anzahl von Eingängen auf die Steuerungsbits zu setzen. Da der Multiplizierer 96 auf einen von dem vorhandenen Zustand und dem fehlenden Zustand der Multiplikation gesetzt wird, reicht es aus, ein Bit zu verwenden. Falls der Multiplizierer 96 immer arbeitet, ist die Bitsteuerung unnötig. Hinsichtlich des Addierers/Subtrahierers 108 wird ein Steuerungsbit zur Selektion zwischen der Addition und der Subtraktion benötigt. Das Register 110 mit der Verschiebungsfunktion braucht insgesamt drei Bits, nämlich ein Bit für die Steuerung der Halteoperation, ein Bit für die Aufwärtsverschiebungsfunktion und ein weiteres Bit für die Abwärtsverschiebungsfunktion. Der Multiplexer 112 kann durch ein Bit umgeschaltet werden. Deshalb hat ein Steuerungsausgaberegister 120 eine Breite, die der Gesamtanzahl von Bits von erforderlichen Steuerungsmustern entspricht, wie zum Beispiel eine Breite von 64 Bits. Ferner sind Zugriffsinformationen der Lese- und Schreiboperationen für den Datenspeicher 48 in dem Steuerungsspeicher 118 gespeichert worden. Durch die Adressenbezeichnung durch den Zählwert des Sequenzzählers 116 werden gleichzeitig mit der Ausgabe der Steuerungsdaten an das Steuerungsausgaberegister 120 Speicherzugriffsdaten an ein Speicherzugriffsregister 122 ausgegeben. Die erforderliche Lese- oder Schreibadresse der Daten für die Multiplikationspipelineschaltung 80-1 und die Additions-/Subtraktionspipelineschaltung 80-2 wird in dem Speicherzugriffsregister 122 durch die Operation des Zählwertes zu jener Zeit des Sequenzzählers 116 bezeichnet.
Fig. 6 ist ein Diagramm, das einen Verarbeitungszyklus der vereinigten Abtastperiode Tu (= 384 Takte) durch den Sequenzzähler 116 von Fig. 5 zeigt. In der Zeitzone der vereinigten Abtastperiode Tu (= 384 Takte), die durch die Abtastfrequenz von zum Beispiel 44,1 kHz bestimmt ist, ist ein Zustandszyklus aus 16 Takten des Grundtaktes CL1 gebildet. Da Tu = 384 Takte hat, kann solch eine Zeitzone in Zustandszyklen 1 bis 24 geteilt werden. Ein Zustandszyklus wird in 16 Zustände in Entsprechung zu einem Takt des Grundtaktes CL1 geteilt, wie es typischerweise in dem Zustandszyklus 1 gezeigt ist. Zustandsnummern von jenen 16 Zuständen sind auf 0 bis F als Hexadezimalzahlen festgelegt. Die Prozesse von 384 Takten, die durch die vereinigte Abtastperiode Tu bestimmt sind, werden in die Zustandszyklen 1 bis 24 mit 16 Zuständen klassifiziert, so daß die Steuerungsdaten zum Ausführen der Datenprozesse, die zum Beispiel für die sechs Kanaleingaben CH1 bis CH6 von Fig. 3 in der vereinigten Abtastperiode Tu (= 384 Takte) erforderlich sind, leicht zugeordnet werden können. Der Zustand und die Zustandszyklen von Fig. 6 werden bei dem tatsächlichen Zugriff durch den Sequenzzähler 116 durch den Steuerungsspeicher 118 nicht besonders zur Kenntnis genommen. In dem Steuerungsspeicher 118 werden lediglich die Prozesse ausgeführt, wie etwa derart, daß die Zugriffsadresse, die durch den Zählwert in einem Bereich von 0 bis 383 bestimmt wird, der durch den Sequenzzähler 116 ausgegeben wird, erkannt wird und die Steuerungsdaten in der bezeichneten Zugriffsadresse ausgelesen werden und in das Steuerungsausgaberegister 120 gesetzt werden.
Fig. 7 zeigt den Inhalt von einem Prozeß bei der vereinigten Abtastperiode Tu (= 384 Takte) der ersten und zweiten Verarbeitungsschaltungen 80 und 82 durch die Sequenzzähler 84 und 96 in der Datenverarbeitungseinheit 10 von Fig. 4. Erstens ist eine Verarbeitungsperiode Tu (= 384 Takte) aus einem L-Verarbeitungszyklus 124 von 192 Takten der ersteren Hälfte und einem R-Verarbeitungszyklus 126 von ebenfalls 192 Takten der letzteren Hälfte gebildet. Die Verarbeitungsinhalte der stereophonischen digitalen Audiodaten von L und R sind genau identisch. Deshalb sind die Steuerungsinhalte in dem Steuerungsspeicher 118 des L-Verarbeitungszyklus 124 der ersteren Hälfte und des R-Verarbeitungszyklus 126 der letzteren Hälfte im Grunde genommen identisch, nur daß die Selektion der Eingaben und die Lese-/Schreiboperation des Steuerungsspeichers 48 verschieden sind. Deshalb werden in dem Sequenzzähler 116 von Fig. 5 tatsächlich Prozesse wie etwa derart, daß nach dem Löschen des Zählwertes durch den vereinigten Takt CL2 192 Grundtakte CL1 gezählt werden, zweimal wiederholt und werden der L-Verarbeitungszyklus 124 und der R-Verarbeitungszyklus 126 von Fig. 7 ausgeführt. Wie extrahiert und auf der unteren Seite gezeigt, ist der L- Verarbeitungszyklus 124 in Fig. 7 aus parallelen Prozessen eines Datenprozesses 128 durch die erste Verarbeitungsschaltung 80 von Fig. 4 und eines Datenprozesses 130 durch die zweite Verarbeitungsschaltung 82 gebildet. Der Datenprozeß 128 durch die erste Verarbeitungsschaltung 80 wird gemäß der Reihenfolge von zum Beispiel dem Interpolationsprozeß des Kanals CH2, dem Klangvolumeneinstellprozeß des Kanals CH3, dem Klangvolumeneinstellprozeß des Kanals CH4, dem Interpolationsprozeß des Kanals CH5, dem Klangvolumeneinstellprozeß des Kanals CH5, dem Interpolationsprozeß des Kanals CH6, dem Klangvolumeneinstellprozeß des Kanals CH&sub6; und dem abschließenden Mischprozeß ausgeführt. Der Datenprozeß 130 durch die zweite Verarbeitungsschaltung 82 wird gemäß der Reihenfolge von dem Filterprozeß des Kanals CH2, dem Filterprozeß des Kanals CH5 und dem Filterprozeß des Kanals CH6 ausgeführt. Die parallelen Prozesse der Datenprozesse 128 und 130, wie oben erwähnt, werden für den R-Verarbeitungszyklus 126 auch ähnlich ausgeführt. Hinsichtlich der Prozesse für die Interpolation, die Klangvolumeneinstellung und das Mischen des Datenprozesses 128 können die Prozesse von fünf Kanälen CH2 bis CH6 bei einer Zeitperiode von 192 Takten zur Genüge zeitgeteilt verarbeitet werden. Da andererseits der Filterprozeß des Datenprozesses 130 der digitale Filterprozeß des endlichen Impulsantworttyps ist, werden eine endliche Anzahl von Filterkoeffizienten zum Festlegen von Effekten und eine Präzision des Filters für erforderliche und genügend Effekte und einer Präzision auf einer Zeitbasis entwickelt, so daß eine Zeit, die für einen Filterprozeß benötigt wird, länger als jene von den Prozessen für die Interpolation, die Klangvolumeneinstellung und das Mischen ist. Deshalb ist die zweite Verarbeitungsschaltung 82 nur für den Filterprozeß bestimmt. Bei dem Filterprozeß 128 in Fig. 7 sind Verarbeitungsbereiche für die Interpolation, die Klangvolumeneinstellung und das Mischen für jeden Kanal getrennt. Da das Verarbeitungsresultat in der mittleren Stufe des Prozesses jedoch aus dem Datenspeicher 48 gelesen und in ihn geschrieben werden kann, ist es auch möglich, Prozesse auszuführen, bei denen der Interpolationsprozeß, der Klangvolumeneinstellprozeß und der Mischprozeß auf Zustandszykluseinheitsbasis gemischt sind. Hinsichtlich eines der Datenprozesse 128 und 130 brauchen ferner nicht immer alle Zustände von 192 Takten vollständig verwendet zu werden. Es reicht aus, den Steuerungsspeicher 118 operativ zu machen, so daß die Prozesse in 192 Takten innerhalb eines Bereiches der gewünschten Kanaleingangsanzahl ausgeführt werden.
Fig. 8A bis 81 sind Zeitlagendiagramme für die Grundoperation der Multiplikationspipelineschaltung 80-1 von Fig. 5. Die Zeitlagendiagramme sind bezüglich eines Beispiels von solchen Prozessen gezeigt, daß dieselben Eingangsdaten A durch die Selektoren 88 und 90 selektiert werden und in den Registern 92 und 94 gespeichert werden und danach die Ausgaben von jenen Registern durch den Multiplizierer 96 multipliziert werden und das Multiplikationsresultat in dem Ausgaberegister 98 gespeichert wird. Das heißt, als Reaktion auf den Referenztakt CL1 in Fig. 8A, der die vereinigte Taktperiode Tu (= 384 Takte) hat, verändert sich der Wert des Sequenzzählers 116 in Fig. 8B in einem Bereich zwischen 0 und BF als Hexadezimalzahlen. Fig. 8C, 8E, 8F, 8H und 8I zeigen eine Eingabe und das Laden für das Register 92, eine Eingabe und das Laden für das Register 94 und ferner ein Laden für das Register 98. Die Register 92, 94 und 98 arbeiten als Reaktion auf die Hinterflanke des Grundtaktes CL1. Fig. 8D zeigt Selektionsbits von Eingangsdaten A, B, C und D des Selektors 88 als Eingaben für das Register 92. Die Selektionsbits werden gemäß der Reihenfolge durch die Zählwerte 1, 3, 5 und 7 des Sequenzzählers sequentiell selektiert und in das Register 92 geladen, wie in Fig. 8E gezeigt. Wie in Fig. 8F, 8G und 8H gezeigt, arbeitet die Seite des Registers 94 auch ähnlich bezüglich derselben Eingangsdaten A, B, C und D. Werte (A · A), (B · B), (C · C) und (D · D), die durch den Multiplizierer 96 multipliziert wurden, werden, wie in Fig. 8I gezeigt, zu den Zeitlagen der Zählwerte 1, 3, 5 und 7 des Sequenzzählers sequentiell in das Ausgaberegister 98 geladen.
Fig. 9 zeigt die Steuerungsinhalte in der Multiplikationspipelineschaltung 80-1 und der Additions-/Subtraktionspipelineschaltung 80-2 von Fig. 5 und die Anzahl von notwendigen Zuständen, nämlich die Anzahl von Grundtakten. Was irgendeines von einer Selektionsverriegelung, einer Multiplikationsverriegelung, einer Additions-/Subtraktionsverrie gelung, einem Speicherlesen, einem Speicherbeschreiben, einer Ausgabeverriegelung und einer Ausgabeselektion betrifft, kann dies durch einen Zustand verarbeitet werden.

Interpolationsprozeß

Fig. 10 ist ein Funktionsblockdiagramm des Interpolationsprozesses der digitalen Audiodaten, der durch die Datenverarbeitungseinheit 10 von Fig. 2 ausgeführt wird. Die Interpolationsverarbeitungseinheit ist aus einer Datenhalteeinheit 132, der Zählerschaltung 50 für die Interpolation und einer Interpolationsoperationseinheit 136 gebildet. Die Datenhalteeinheit 132 konvertiert die Audioeingangsdaten, die als serielle Daten eingegeben werden, durch einen Serien/Parallel-Konverter 138 in die parallelen Daten. Die parallelen Daten werden in Registern 140, 142 und 144 von drei Stufen, die seriell verbunden sind, als Reaktion auf den Abtasttakt CL3 von 16 kHz sequentiell gehalten. Wenn angenommen wird, daß die gegenwärtigen Daten, die in dem Register 140 gehalten werden, S(n) sind, werden deshalb Daten S(n - 1) von einer Periode zuvor in dem Register 142 gehalten. Daten S(n - 2) von zwei Perioden zuvor werden in dem Register 144 gehalten. Selektoren 146 und 148 selektieren zwei neue und alte Daten von den drei kontinuierlichen Eingangsdaten S(n), S(n - 1) und S(n - 2) und führen sie der Interpolationsoperationseinheit 136 zu. Nun wird angenommen, daß die neuen Daten, die der Interpolationsoperationseinheit 136 eingegeben werden, auf A festgelegt sind und die alten Daten von einer Periode zuvor auf B festgelegt sind. Die Zählerschaltung 50 für die Interpolation hat einen Zähler 150. Der Zähler 150 löscht den Zählwert cnt immer dann auf 0, wenn der Abtasttakt CL3 von 16 kHz erhalten wird. Für eine Zeitperiode, bis der nächste Abtasttakt CL3 erhalten wird, zählt der Zähler 150 den Grundtakt CL1. Der Zählwert des Zählers 150 verändert sich nämlich in einem Bereich von cnt (= 0 bis 1058,4) in jeder Tonquellenabtastperiode Ts des Abtasttaktes CL3. Im Anschluß an den Zähler 150 sind eine erste Zeitpositionsoperationseinheit 152 und eine zweite Zeitpositionsoperationseinheit 154 vorgesehen, um Zeitpositionen in der Tonquellenabtastperiode Ts zum Erhalten der Interpolationsdaten zu der Zeit der Interpolationsberechnung zu erhalten. Eine erste Zeitposition CT1, die durch die erste Zeitpositionsoperationseinheit 152 erhalten wird, und eine zweite Zeitposition CT2, die durch die zweite Zeitpositionsoperationseinheit 154 erhalten wird, werden einem Selektor 158 zugeführt. Der Selektor 158 wird durch eine Umschaltesteuerungseinheit 156 umgeschaltet und führt die erste Zeitposition CT1 oder die zweite Zeitposition CT2 als Interpolationszeitposition C der Interpolationsoperationseinheit 136 zu. Zu derselben Zeit steuert die Umschaltesteuerungseinheit 156 die Selektionsoperationen der Selektoren 146 und 148. Das heißt, wenn die erste Zeitposition CT1 selektiert wird, werden die um eins vorhergehenden Daten S(n - 1) und die um zwei vorhergehenden Daten S(n - 2) von den Registern 142 und 144 als neue Daten A und alte Daten B der Interpolationsoperationseinheit 136 durch die Selektoren 146 und 148 eingegeben. Wenn die zweite Zeitposition CT2 durch den Selektor 158 selektiert wird, werden Ausgaben der Register 140 und 142 durch die Selektoren 146 und 148 selektiert. Die gegenwärtigen Daten S(n) und die um eins vorhergehenden Daten S(n - 1) werden als neue Daten A und alte Daten B der Interpolationsoperationseinheit 136 eingegeben. Die Interpolationsoperationseinheit 136 berechnet Interpolationsdaten X gemäß der folgenden Gleichung
X = A - (A - B)C/D ... (1)
auf der Basis der vier Parameter der neuen Daten A, der alten Daten B und der Zeitposition C und ferner der Tonquellenabtastperiode Ts = D des Abtasttaktes CL3 von 16 kHz.
Fig. 11 ist ein erläuterndes Diagramm eines Prinzips des Interpolationsprozesses von Fig. 10. Hinsichtlich einer Veränderung der tatsächlichen Signalwellenform 160 werden Abtastdaten in einem Intervall der Tonquellenabtastperiode Ts = D von 16 kHz erhalten. Nun wird angenommen, daß der vorhergehende Abtasttakt CL3 zu der Zeit t - 1 erhalten wurde und die gegenwärtigen Abtastdaten A zu der Zeit t erhalten wurden. Wenn zwei kontinuierliche Daten A und B erhalten werden, wie oben erwähnt, können die Daten X an einer beliebigen Zeitposition tx bei einem Intervall zwischen ihnen durch Linearinterpolation erhalten werden. Bei der Linearinterpolation wird eine Neigung einer geraden Linie 162 erhalten, die die vorhergehenden Daten B und die gegenwärtigen Daten A verbindet, und wird die Interpolationszeitposition C von der Position der Daten A zu der Zeit t bis zu der Interpolationsposition tx erhalten. Wenn die neuen Daten A, die alten Daten B, eine Tonquellenabtastperiode D und die Interpolationszeitposition C erhalten sind, wie oben erwähnt, können die Interpolationsdaten X durch die Gleichung (1) erhalten werden. Hinsichtlich der Interpolationszeitposition C, die die Zeit tx angibt, um die Abtastdaten X in Fig. 11 zu erhalten, beträgt die vereinigte Taktfrequenz 44,1 kHz und die Tonquellenabtastfrequenz 16 kHz, und jene Frequenzen haben solch eine Beziehung, daß sie nicht perfekt geteilt werden können. Wie in Fig. 12A gezeigt, weicht zum Beispiel bei der vereinigten Abtastperiode Tu (= 384) in einem Intervall von der Zeit (t - 6) bis zu der Zeit (t + 5) die Tonquellenabtastperiode Ts (= 1058,4 Takte) der Abtastdaten S(n - 2) bis S(n + 2) von 16 kHz jedes Mal ab. Deshalb sind zum Beispiel beim Ausführen des Interpolationsprozesses zu der gegenwärtigen Zeit t in Fig. 12A zwei Daten von um eins vorhergehenden Abtastdaten S(n - 1) und anderen um eins vorhergehenden Abtastdaten S(n-) erforderlich. Daher wird die Interpolation zu den Zeitlagen (t - 3), (t - 2) und (t - 1) von den drei vereinigten Abtastperioden Tu ( = 384 Takte) in solch einem Intervall ausgeführt. Das heißt, es wird die Dateninterpolation zu der Zeit von drei Perioden der vereinigten Taktperiode Tu vor der gegenwärtigen Zeit t ausgeführt. Wenn jetzt angenommen wird, daß die Anzahl von Verzögerungsperioden bis zu der Zeit (t - 3) zum Ausführen der Dateninterpolation für die gegenwärtige Zeit t auf Nd festgelegt wird, kann die Anzahl (Nd) von Verzögerungsperioden durch die folgende Gleichung erhalten werden.
Nd = INT(Ts/Tu) + 1 = INT(1058,4/384) + 1
= INT(2,75626) + 1
= 2 + 1
= 3 ... (2)
Die Gleichung (2) bezeichnet solch einen Prozeß, daß "1" zu dem Wert hinzuaddiert wird, der durch Runden eines Verhältnisses (Ts/Tu) der Eingangstonquellenabtastperiode Ts und der vereinigten Abtastperiode Tu auf eine ganze Zahl erhalten wurde. Bei der Periode Ts (= 1058,4) der Eingangstonquellenabtastfrequenz von 16 kHz und der Periode Tu (= 384) der vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz in Fig. 12A kann deshalb 3 als Anzahl (Nd) von Verzögerungsperioden erhalten werden. Wenn die Anzahl (Nd) von Verzögerungsperioden als Interpolationsziel für die gegenwärtige Zeit wie oben erwähnt erhalten ist, werden zum Beispiel die Interpolationszeiten zum Interpolieren zu den gegenwärtigen Zeiten t, t + 1 und t + 2 in Fig. 12A auf t - 3, t - 2 bzw. t - 1 gesetzt. Bezüglich der Interpolation zu Interpolationszeiten t - 3, t - 2 und t - 1 reicht es aus, die Interpolationszeitposition C von den Abtastdaten S(n - 1) und S(n) vor und nach der gegenwärtigen Zeit und die Zeitlage (n) der Abtastdaten S (n) zu erhalten. Hinsichtlich der gegenwärtigen Zeiten t und t + 1 kann zuerst, da der Zähler die kontinuierliche Zähloperation ausführt, nachdem der Zählwert cnt zu der Zeitlage, als die Abtastdaten S(n) gehalten wurden, auf 0 gelöscht wurde, der Zählwert cnt durch Berechnung aus dem Wert erhalten werden, der dreimal so groß wie die vereinigte Abtastperiode Tu (= 384 Takte) ist. Dieser Wert entspricht der zweiten Zeitposition CT2 und wird im allgemeinen wie folgt ausgedrückt.
CT2 = (Nd · Tu) - cnt ... (3)
Da in der Ausführungsform die Eingangstonquellenabtastfrequenz 16 kHz und die vereinigte Abtastfrequenz 44,1 kHz beträgt, ist
CT2 = (3 · 384) - cnt
= 1152 - cnt ... (4)
Die zweite Zeitposition CT2 in der Gleichung (4) wird durch die zweite Zeitpositionsoperationseinheit 154 von Fig. 10 berechnet.
Wenn die gegenwärtige Zeit t + 2 ist, werden die nächsten Abtastdaten S(n + 1) erhalten, und der Zählwert cnt zu dieser Zeit beträgt 0. Deshalb kann die Zeitposition CT2 der Gleichung (4) nicht verwendet werden. In diesem Fall wird im allgemeinen die erste Zeitposition CT1 der folgenden Gleichung verwendet.
CT1 = {(Nd · Tu) - cnt} - Ts ... (5)
Bei der Eingangstonquellenabtastfrequenz von 16 kHz und der vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz ist
CT1 = {(3 · 384) - cnt} - 1058,4
= 93,6 - cnt ... (6)
Das heißt, die Zeitposition CT1 ist gleich einer Differenz, die erhalten wird, indem der Wert des Zählwertes cnt, der zu der Abtastzeitlage gelöscht wurde, von einer Differenz, nämlich der sogenannten ΔT (= 93,6) subtrahiert wird, die erhalten wird, indem die Eingangstonquellenabtastperiode Ts von dem Wert subtrahiert wird, der erhalten wird, indem die Anzahl (Nd) von Verzögerungsperioden mit der vereinigten Abtastfrequenz Tu multipliziert wird. Die erste Zeitposition CT1 der Gleichung (6) wird durch die erste Zeitpositionsoperationseinheit 152 von Fig. 10 berechnet. Hinsichtlich der Interpolation der Zeit (t - 1) zu der gegenwärtigen Zeit (t + 2) werden ferner, da die neuen Abtastdaten S(n + 1) in diesem Fall gehalten werden, die neuen und alten Daten A und B, die für die Interpolationsberechnung verwendet werden, so wie sie sind auf A = S(n + 1) und B = S(n) aktualisiert. Deshalb ist das Umschalten der Haltedaten erforderlich, um zu A = S(n) und B = S(n - 1) zurückzukehren.
Die Umschaltesteuerungseinheit 156 von Fig. 10 führt im allgemeinen die Vergleichsrechenoperation des folgenden Ausdrucks aus.
{(Nd · Tu) - Ts} ≥ cnt ... (7)
Bei der Eingangstonquellenabtastfrequenz von 16 kHz und der vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz ist die Vergleichsoperation wie folgt.
{(3 · 384) - 1058,4} ≥ cnt ... (8)
93,6 ≥ cnt
Das heißt, ΔT (= 93,6) und der Zählwert cnt werden verglichen. Bis der Zählwert cnt durch die Abtastzeitlage auf 0 gelöscht wird und die Differenz ΔT auf 93,6 ansteigt, wird die erste Zeitposition CT1 durch den Selektor 158 von Fig. 10 selektiert, werden die um eins vorhergehenden Daten S(n - 1) und die um zwei vorhergehenden Daten S(n - 2) als neue Daten A und alte Daten B durch die Selektoren 146 und 148 selektiert und wird die Interpolationsoperation durch die Interpolationsoperationseinheit 136 ausgeführt.
Die obigen Operationen werden nun wie folgt zusammengefaßt.
Wenn 93,6 ≥ cnt ist, ist
A = S(n - 1)
B = S(n - 2)
C = CT1
D = Ts = 1058,4
X = S(n - 1) - {S(n - 1) - S(n - 2)}·CT1/1058,4 ... (9)
Genauer gesagt, es werden zum Beispiel die Interpolationsdaten zu der Zeit t - 1 von drei Perioden zuvor zu der gegenwärtigen Zeit t + 2 in Fig. 12A berechnet.
Wenn der Zählwert cnt andererseits ΔT = 93,6 oder mehr beträgt, wie zum Beispiel in dem Fall der Interpolationszeiten t - 3 und t - 2, die den gegenwärtigen Zeiten t und t + 1 in Fig. 12A entsprechen, gestattet die Umschaltesteuerungseinheit 156 von Fig. 10 dem Selektor 158 das Selektieren der zweiten Zeitposition CT2 und den Selektoren 146 und 148 das Selektieren der gegenwärtigen Daten S(n) und der um eins vorhergehenden Daten S(n - 1) als neue und alte Daten A und B. Die Interpolationsdaten X werden durch die Interpolationsoperationseinheit 136 berechnet.
Die obigen Prozesse werden nun wie folgt zusammengefaßt.
Wenn 93,6 < cnt ist, ist
A = S(n)
B = S(n - 1)
C = CT2
D = Ts = 1058,4
X = S(n) - {S(n) - S(n - 1)}·CT2/1058,4 ... (10)
Die Interpolationsdaten X(t - 3), X(t - 2), X(t - 1) und X(t) zu den Zeiten t - 3, t - 2, t - 1 und t von drei (Nd = 3) Perioden zuvor, die zu den Zeiten t, t + 1, t + 2 und t + 3 in Fig. 12A berechnet werden, sind wie folgt.
X(t - 3) = S(n) - {S(n) - S(n - 1)} · {(3 · 384) - cnt(t)}/1058,4
X(t - 2) = S(n) - {S(n) - S(n - 1)} · {(3 · 384) - cnt(t + 1)}/1058,4
X(t - 1) = S(n) - {S(n) - S(n - 1)} · {(3 · 384) - cnt(t + 2) - 1058,4}/1058,4
X(t) = S(n + 1) - {S(n + 1) - S(n)} · {(3 · 384) - cnt(t + 1)}/1058,4
Fig. 12A zeigt einen Interpolationsprozeß in dem Fall, wenn eine Tonquellenabtastfrequenz fs 16 kHz beträgt, die niedriger als die vereinigte Abtastfrequenz fu = 44,1 kHz ist. Im Gegensatz dazu zeigt Fig. 12B einen Interpolationsprozeß in dem Fall, wenn die Tonquellenabtastfrequenz fs zum Beispiel 48 kHz beträgt, die höher als die vereinigte Abtastfrequenz fu = 44,1 kHz ist. In diesem Fall ist die Tonquellenabtastperiode Ts gleich 352,8, und die Anzahl (Nd) von Verzögerungsperioden der Gleichung (2) ist
Nd = INT(352,8/384) + 1 = 1
Deshalb werden die Interpolationsdaten von einer Periode zuvor zu jeder Abtastzeit berechnet. Das heißt, die Interpolationsdaten X(t - 3), X(t - 2), X(t - 1), X(t) und X(t + 1) zu den Zeiten t - 3, t - 2, t - 1, t und t + 1 von einer (Nd = 1) Periode zuvor, die jeweilig zu den Zeiten t - 2, t - 1, t, t + 1 und t + 2 in Fig. 12B berechnet werden, sind wie folgt.
X(t - 3) = S(n - 2) - (S(n - 2) - S(n - 3)} · {(1 · 384) - cnt(t - 2)}/352,8
X(t - 2) = S(n - 1) - {S(n - 1) - S(n - 2)} · {(1 · 384) - cnt(t - 1)}/352,8
X(t - 1) = S(n) - {S(n) - S(n - 1)} · {(1 · 384) - cnt(t)}/352,8
X(t) = S(n + 1) - {S(n + 1) - S(n)} · {(1 · 384) - cnt(t + 1) - 352,8}/352,8
X(t + 1) = S(n + 3) - {S(n + 3) - S(n + 2)} · {(1 · 384) - cnt(t + 2)}/352,8
Fig. 13 ist ein Flußdiagramm für Prozesse, die mit dem Grundtakt CL1 der Zählerschaltung 50 und der Datenhalteeinheit 132 von Fig. 10 synchron sind. Immer dann, wenn der Grundtakt erhalten wird, werden die Prozesse in dem Flußdiagramm von Fig. 13 ausgeführt. Zuerst wird bei Schritt S1 geprüft, ob der Abtasttakt erhalten worden ist. Wenn der Abtasttakt erhalten wird, wird der Zählwert cnt des Zählers 150 bei Schritt S2 auf cnt = 0 gelöscht. Bei Schritt S3 werden die Abtastdaten aktualisiert. Das heißt, die Abtastdaten S(n) in dem Register 140 werden auf die neuen Daten aktualisiert, und die Daten in dem Register 140 werden in das Register 142 verschoben, und die Daten werden auf S(n - 1) = S(n) aktualisiert. Ferner werden die Daten in dem Register 142 in das Register 144 verschoben, wodurch S(n - 2) = S(n - 1) festgelegt wird. Zu einer Zeitlage, wenn bei Schritt S1 kein Abtasttakt abgeleitet wird, wird der Zähler 150 bei Schritt 54 aufwärts gezählt, wodurch der Zählwert cnt um "1" erhöht wird. Bei Schritt S5 wird die zweite Zeitposition CT2 unter Verwendung des aktualisierten Zählwertes cnt erhalten. Bei Schritt S6 wird die erste Zeitposition CT1 erhalten. Die erste Zeitposition CT1 ist dem Wert gleich, der durch Subtrahieren der Tonquellenabtastperiode Ts = 1058,4 von dem Wert der zweiten Zeitposition CT2 erhalten wird.
Fig. 14 ist ein Flußdiagramm für einen Berechnungsoperationsprozeß der Interpolationsdaten X auf der Basis der Selektion der Zeitpositionen CT1 und CT2 durch die Umschaltesteuerungseinheit 156, die für die Zählerschaltung 50 von Fig. 10 vorgesehen ist, und der Selektion der neuen und alten Daten durch die Selektoren 146 und 148. Zuerst wird bei Schritt S1 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Taktes CL2 der vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz unterschieden. Wenn der vereinigte Abtasttakt CL2 erhalten wird, folgt Schritt S2. Als Vergleichsoperation der Umschaltesteuerungseinheit 156 werden ΔT = 93,6 und der Zählwert cnt zu jener Zeit verglichen. Wenn der Zählwert cnt zu dieser Zeit gleich oder kleiner als ΔT = 93,6 ist, folgt Schritt S3 und wird die erste Zeitposition CT1 als Zeitposition C berechnet. Bei Schritt S4 werden die neuen Daten A = S(n - 1) und alten Daten B = S(n - 2) selektiert. Bei Schritt S5 werden die Interpolationsdaten X berechnet. D bezeichnet bei der Interpolationsberechnung die Eingangstonquellenabtastperiode Ts ( = 1058,4 Takte). Wenn der Zählwert cnt bei Schritt S2 andererseits ΔT = 93,6 übersteigt, folgt Schritt S6 und wird die zweite Zeitposition CT2 als Zeitposition C selektiert. Bei Schritt S7 werden die neuen Daten A = S(n) und alten Daten B = S(n - 1) selektiert. Danach werden bei Schritt S5 die Interpolationsdaten X berechnet.
Fig. 15 ist ein Zeitlagendiagramm in dem Fall, wenn der Berechnungsoperationsprozeß der Interpolationsdaten X durch die Interpolationsoperationseinheit 136 von Fig. 10 durch die Multiplikationspipelineschaltung 80-1 und die Additions- /Subtraktionspipelineschaltung 80-2 ausgeführt wird, die in Fig. 5 gezeigt sind. Fig. 15 zeigt die Operation in dem Multiplizierer 96 und Addierer/Subtrahierer 108 entsprechend der Zustandsnummer, die durch den Grundtakt CL1 bestimmt wird. Bei der Zustandsnummer 0 werden die Interpolationszeitposition C und eine Konstante 1/D, die durch einen Kehrwert der Eingangstonquellenabtastperiode D gegeben ist, durch die Selektoren 88 und 90 auf der Seite des Multiplizierers 96 selektiert. Eine Multiplikation von (C · 1/D) wird durch den Multiplizierer 96 durch das Register 92 ausgeführt. Das Resultat wird in dem Ausgaberegister 98 verriegelt. Parallel zu der Multiplikation auf der Seite des Multiplizierers 96 selektieren die Selektoren 100 und 102 die neuen Daten A bzw. alten Daten B auf der Seite des Addierers/Subtrahierers 108 und führen sie dem Addierer/Subtrahierer 108 durch die Register 104 und 106 zu. In diesem Fall führt der Addierer/Subtrahierer 108 eine Subtraktion (A - B) aus, da er auf den Subtraktionsoperationsmodus eingestellt ist. Bei der nächsten Zustandsnummer 1 werden das Multiplikationsresultat (C · 1/D) auf der Seite des Multiplizierers 96 und das Subtraktionsresultat (A - B) auf der Seite des Addierers/Subtrahierers 108 durch die Selektoren 88 und 90 selektiert und dem Multiplizierer 96 eingegeben. Das Multiplikationsresultat [(A - B)·(C/D)] zwischen ihnen wird erhalten. Bei der nächsten Zustandsnummer 2 wird das Multiplikationsresultat auf der Seite des Multiplizierers 96 von dem Selektionsresultat der neuen Daten A durch den Addierer/Subtrahierer subtrahiert, wodurch die Interpolationsdaten X berechnet sind. Bei der letzten Zustandsnummer 3 wird das Operationsresultat des Addierers/Subtrahierers 108, nämlich die Interpolationsdaten X, zu dem Register 110 mit der Verschiebungsfunktion verschoben. Danach wird eine Schreiboperation zum Selektieren der Daten X durch den Multiplexer 112 und zum Schreiben derer in den Datenspeicher 48 ausgeführt.

Klangvolumeneinstellprozeß

Fig. 16 ist ein Diagramm, das einen Funktionsblock eines Klangvolumeneinstellprozesses zeigt, der auf der Seite der ersten Verarbeitungsschaltung 80 der Datenverarbeitungseinheit 10 von Fig. 4 ausgeführt wird. Bei dem Klangvolumeneinstellprozeß werden die Audiodaten als Ziel der Klangvolumeneinstellung, die in einer Datenspeichereinheit 164 in dem Datenspeicher 48 gespeichert sind, als Eingangsdaten A in eine Klangvolumeneinstelleinheit 170 gelesen. AGC-Koeffizienten, die in einer AGC-Koeffizientenspeichereinheit 166 in dem Datenspeicher 48 gespeichert worden sind und zur Einstellung auf einen vorbestimmten Pegel verwendet werden, werden auch als Eingangsdaten B gelesen. Ferner werden Volumenkoeffizienten, die in einer Volumenkoeffizientenspeichereinheit 168 in dem Datenspeicher 48 gespeichert worden sind und durch eine Einstelloperation festgelegt wurden, als Eingangsdaten C gelesen. Die Ausgangsdaten X werden wie folgt erhalten.
X = A · B · C ...(11)
A: Daten
B: AGC-Koeffizienten
C: Volumenkoeffizienten
Das heißt, die Eingangsdaten B als AGC-Koeffizient zum Einstellen auf den vorbestimmten Pegel werden zuerst mit den Eingangsdaten A als Ziel der Klangvolumeneinstellung multipliziert. Danach werden die Eingangsdaten C des Volumenkoeffizienten, der von außen festgelegt wurde, mit dem Multiplikationsresultat multipliziert, wodurch die Ausgangsdaten X erhalten werden, an denen eine Klangvolumeneinstellung erfolgte. Der Volumenkoeffizient kann auch ohne Speichern in dem Datenspeicher 48 direkt eingegeben werden. Die Klangvolumeneinstelleinheit 170 kann unter Verwendung der Multiplikationspipelineschaltung 80-1 von Fig. 5 realisiert werden. Eine Steuerungsoperation, die zum Beispiel in einem Zeitlagendiagramm von Fig. 17 gezeigt ist, wird durch den Sequenzer 84 ausgeführt. Bei der Klangvolumeneinstellsteuerung von Fig. 17 werden bei der Zustandsnummer 0 die Audiodaten A als Einstellungsziel und die Eingangsdaten B des AGC-Koeffizienten selektiert, und auf der Seite des Multiplizierers 96 wird das Multiplikationsresultat (A · B) erhalten. Bei der nächsten Zustandsnummer 1 wird das Multiplikationsresultat zurückgeführt und selektiert, werden die Eingangsdaten C des Volumenkoeffizienten selektiert und werden sie multipliziert, wodurch die Ausgangsdaten X erhalten werden, an denen die Klangvolumeneinstellung erfolgte. Bei der letzten Zustandsnummer 2 wird die Schreiboperation für die Ausgabeverriegelung, den Multiplexer und den Datenspeicher ausgeführt.

Filterprozeß

Fig. 18 ist ein Diagramm, das einen Funktionsblock eines Filterprozesses zeigt, der auf der Seite der zweiten Verarbeitungsschaltung 82 ausgeführt wird, die für die Datenverarbeitungseinheit 10 von Fig. 4 vorgesehen ist. Eine Datenspeichereinheit 172, in der Audiodaten als Filterziel gespeichert worden sind, und eine Filterkoeffizientenspeichereinheit 174, in der Filterkoeffizienten, die zum Filtern verwendet werden, gespeichert worden sind, sind in dem Datenspeicher 48 vorgesehen. Eine Filteroperationseinheit 176 führt einen Rechenoperationsprozeß aus, um zum Beispiel ein digitales Filter eines endlichen Impulsantworttyps zu realisieren, und realisiert einen Prozeß eines Tiefpaßfilters, um ein Hochfrequenzrauschen herauszuschneiden, das in den Audiodaten durch den Interpolationsprozeß enthalten ist, der schon beschrieben worden ist. Eine Rechenoperation für den digitalen Prozeß des Tiefpaßfilters des endlichen Impulsantworttyps ist durch die folgende Gleichung gegeben.
A: Daten
B: Filterkoeffizienten
C: Grad (zum Beispiel 57)
In dem digitalen Filter des endlichen Impulsantworttyps wird nämlich der Filterkoeffizient eines endlichen Grades mit vorbestimmten Verteilungen durch eine Impulsantwort an Stellen einer Zeitbasis vor und nach Zieldaten als Zentrum, die gegenwärtig ein Verarbeitungsziel sind, verwendet, und die Summe der Produkte aus den Werten der Filterkoeffizienten und der Eingangsdaten wird berechnet. Wenn zum Beispiel der Grad der endlichen Impulsantwort N = 57 beträgt, wird bei der Filterrechenoperation von einer Zeit die Produktsummenberechnung unter Verwendung der Daten in der Anzahl der 57 Grade, die in der Datenspeichereinheit 172 gespeichert sind, und der Filterkoeffizienten, die in der Filterkoeffizientenspeichereinheit 174 gespeichert sind, gemäß der Steuerung des Sequenzers 86 wiederholt. Obwohl eine Logikkonstruktion der zweiten Verarbeitungsschaltung 82 von Fig. 4 zum Realisieren der Filteroperationseinheit 176 im wesentlichen dieselbe wie jene von Fig. 5 ist, wird dann, wenn die Produktsummenberechnung wiederholt wird, das Additionsresultat nicht in dem Register 110 mit der Verschiebungsfunktion in der Ausgangsstufe der Additions-/Subtraktionspipelineschaltung 80-2 zwischengespeichert, sondern direkt zu dem Selektor 102 zurückgeführt, wodurch es bei dem nächsten Rechenoperationszyklus prompt verriegelt wird.
Fig. 19 ist ein Zeitlagendiagramm für einen Rechenoperationsprozeß in der Filteroperationseinheit 176, die die Multiplikationspipelineschaltung 80-1 und die Additions- /Subtraktionspipelineschaltung 80-2 von Fig. 5 hat, durch den Sequenzer 86 von Fig. 18. Bei der Zustandsnummer 0 selektiert zuerst die Seite des Multiplizierers 96 Daten A0 und einen Filterkoeffizienten B0 und multipliziert sie. Bei der nächsten Zustandsnummer 1 wird das Multiplikationsresultat dem Addierer/Subtrahierer 108 eingegeben und zu dem vorherigen Additionsresultat addiert (anfangs 0). Zu derselben Zeit werden auf der Seite des Multiplizierers 96 nächste Daten A1 und ein Filterkoeffizient B1 eingegeben, wodurch ein Multiplikationsresultat (A1 · B1) erhalten wird. Die obigen Prozesse werden für 57 Zustände von T = 1 bis 57 kontinuierlich wiederholt. Bei der letzten Zustandsnummer 57 wird das Resultat der Produktsummenberechnungen in der Anzahl der 57 Grade des Addierers/Subtrahierers 108 als Filterausgabedaten durch die Ausgangsverriegelung und den Multiplexer in den Datenspeicher 48 geschrieben.

Mischprozeß

Fig. 20 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Mischprozesses, der auf der Seite der ersten Verarbeitungsschaltung 80 ausgeführt wird, die für die Datenverarbeitungseinheit 10 von Fig. 4 vorgesehen ist. Bei dem Mischprozeß ist eine Datenspeichereinheit 178, in der digitale Daten als Ziel des Mischens gespeichert worden sind, für den Datenspeicher 48 vorgesehen. Bei dem Beispiel wird angenommen, daß vier Arten von digitalen Daten A, B, C und D selektiert und gemischt werden. Der Sequenzer 84 liest die Daten A bis D aus der Datenspeichereinheit 178 in dem Datenspeicher 48 zu vorbestimmten Mischzeitlagen aus, wodurch eine Mischeroperationseinheit 180 die folgende Mischrechenoperation ausführen kann.
X = A + B + C + D ... (13)
Der Prozeß der Mischeroperationseinheit 180 kann durch die Steuerung der Additions-/Subtraktionspipelineschaltung 80-2 von Fig. 5 durch den Sequenzer 84 realisiert werden.
Fig. 21 ist ein Zeitlagendiagramm für den Mischprozeß der Mischeroperationseinheit 180 durch den Sequenzer 84 in Fig. 20. Zuerst werden bei der Zustandsnummer 0 die ersten zwei Daten A und B selektiert und auf der Seite des Addierers/Subtrahierers 108 addiert. Bei der nächsten Zustandsnummer 1 werden das vorhergehende Additionsresultat (A + B) und die neuen Daten C selektiert und addiert. Bei der Zustandsnummer 2 werden ähnlich die letzten Daten D selektiert und zu dem bisherigen Additionsresultat addiert. Bei der letzten Zustandsnummer 3 wird das Additionsresultat des Addierers/Subtrahierers 108 als Mischerausgangsdaten verriegelt, und danach werden sie in den Datenspeicher geschrieben. Obwohl in dem Zeitlagendiagramm von Fig. 21 die gemischten Ausgangsdaten X bei der Zustandsnummer 3 in den Datenspeicher 48 geschrieben werden, ist der Prozeß durch den Mischer der Prozeß der letzten Stufe in der Datenverarbeitungseinheit 10, wie aus dem Funktionsblock von Fig. 3 deutlich ersichtlich ist. Deshalb werden die Daten X in der Ausgangsstufe des Addierers/Subtrahierers 108 der Additions- /Subtraktionspipelineschaltung 80-2 von Fig. 5 in dem Register 110 mit der Verschiebungsfunktion gespeichert. Danach werden die Daten X durch die Verschiebungsoperation in die parallelen Daten konvertiert. Die parallelen Daten werden von dem Multiplexer 112 an den externen D/A-Konverter 44 ausgegeben und in die analogen Daten konvertiert. Die analogen Daten werden an die Leitung ausgegeben.

Andere Ausführungsform

Fig. 22 ist ein Funktionsblockdiagramm einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die durch die Datenverarbeitungseinheit 10 von Fig. 10 realisiert wird, die die Multiplikationspipelineschaltung und die Additions-/Subtraktionspipelineschaltung von Fig. 5 hat. Bei der Ausführungsform ist hinsichtlich jeder der Mischereingabeeinheiten 182, 184, 186 und 188 der Eingangskanäle CH1 bis CH4, wie es stellvertretend an der Mischereingabeeinheit 182 gezeigt ist, die Mischereingabeeinheit 182 aus einer Dateneingabeeinheit 190, einer Dateninterpolationseinheit 192, einer Filtereinheit 194 und einer Klangvolumeneinstelleinheit 196 gebildet. Alle Mischereingabeeinheiten empfangen die Audiodaten mit Tonquellenabtastfrequenzen, die sich von der vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz unterscheiden, und verarbeiten sie. Danach werden die verarbeiteten Audiodaten durch eine Mischereinheit 198 weiterverarbeitet und schließlich als analoges Audiosignal von einer Datenausgabeeinheit 200, die einen D/A-Konverter hat, an die Leitung ausgegeben.
Fig. 23 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der verschiedene Verarbeitungsformen der digitalen Audiodaten bezüglich der Kanäle CH1 bis CH4 zum Einsatz kommen. Das heißt, bezüglich des Kanals CH1 ist nur eine Klangvolumeneinstelleinheit 202 vorgesehen. Bezüglich des Kanals CH2 sind, da sich die Tonquellenabtastfrequenz unterscheidet, eine Interpolationseinheit 204 und eine Klangvolumeneinstelleinheit 206 vorgesehen. Ferner ist eine Mischereinheit 208 zum Mischen der Daten auf der Seite des Kanals CH1 und der Seite des Kanals CH3 vorgesehen. Schließlich werden Ausgabedaten einer Filtereinheit 214 des Kanals CH4 durch eine Mischereinheit 212 durch eine Filtereinheit 210 gemischt, wodurch ein gemischtes Resultat ausgegeben werden kann. Solche Prozesse an den digitalen Audiodaten in den Kanälen CH1 bis CH4 von Fig. 23 können ohne weiteres auch durch die in Fig. 4 bis 21 gezeigten Prozesse zum Realisieren des Funktionsblocks der Datenverarbeitungseinheit 10 von Fig. 3 realisiert werden.

Messung von Tonquellenabtastfrequenzen und Interpolationsprozeß

Fig. 24 zeigt eine Ausführungsform zum Realisieren der Datenverarbeitungseinheit 10 von Fig. 2 durch eine Programmsteuerung durch einen Prozessor. Im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Logikschaltung von Fig. 5 verwendet wird, kann eine Flexibilität von verschiedenen Prozessen der digitalen Audiosignale weiter angehoben werden. Eine MPU 216 ist für die Datenverarbeitungseinheit 10 vorgesehen. Ein Datenspeicher 220, ein Eingabe-/Ausgabemodul 222 mit den Kanälen CH1 bis CH6 zur externen Eingabe und Ausgabe, ein D/A-Konverter 224 zum Konvertieren des verarbeiteten digitalen Audio- Signals in das analoge Audiosignal und zum Ausgeben dessen und eine obere Schnittstelle 226 zu der oberen CPU 12 von Fig. 2 sind mit einem Bus 218 verbunden.
Fig. 25 ist ein Funktionsblockdiagramm der Datenverarbeitungseinheit 10 der Erfindung, die durch eine Programmsteuerung der MPU 216 von Fig. 24 realisiert wird. Bei der Ausführungsform sind fünf Mischereingabeeinheiten 230-1 bis 230-5 in Entsprechung zu den Kanaleingängen CH1 bis CH5 vorgesehen. Hinsichtlich jeder der Mischereingabeeinheiten 230-1 bis 230-5 ist, wie stellvertretend an der Mischereingabeeinheit 230-1 gezeigt, die Mischereingabeeinheit 230-1 aus einer Abtasttaktmeßeinheit 234, einer Interpolationseinheit 236, einer Tonquelleneinstelleinheit 238 und einer Filtereinheit 240 gebildet. Die Abtasttaktmeßeinheit 234 mißt die Tonquellenabtastfrequenz von beliebigen digitalen Audiodaten, die von dem Kanal CH1 eingegeben werden, und entscheidet über einen Interpolationsprozeß in der Interpolationseinheit 236 gemäß dem Meßresultat der Tonquellenabtastfrequenz. In der Datenverarbeitungseinheit 10 wird die vereinigte Abtastfrequenz von 44,1 kHz verwendet und wird die Beziehung zwischen der vereinigten Abtastperiode Tu und der Periode Ts der Tonquellenabtastfrequenz des eingegebenen digitalen Audiosignals, die durch die Abtasttaktmeßeinheit 234 gemessen wurde, berechnet, wodurch über den Prozeß der Interpolationseinheit 236 entschieden wird.
Ein Flußdiagramm von Fig. 26 zeigt eine Verarbeitungsprozedur der Mischereingabeeinheit 230-1 des Kanals CH1 von Fig. 25. Zuerst wird bei Schritt S1 ein Interpolationsmodus festgelegt. Der Interpolationsmodusfestlegungsprozeß wird bezüglich aller Eingangskanäle CH1 bis CH5 ausgeführt. Nach Vollendung des Abtasttaktmeßprozesses wird bei Schritt S2 zuerst der Kanal CH = 1 festgelegt. Bei Schritt S3 wird eine Prüfung vorgenommen, um festzustellen, ob die Tonquellenabtastperiode Ts des Kanals CH1 der vereinigten Abtastperiode Tu gleich ist. Wenn sie sich unterscheiden, wird der Interpolationsprozeß bei Schritt S4 ausgeführt. Wenn sie gleich sind, wird der Interpolationsprozeß bei Schritt S4 nicht ausgeführt. Bei Schritt S5 wird ein Klangvolumeneinstellprozeß ausgeführt. Bei Schritt S6 wird das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Interpolationsprozesses geprüft. Wenn der Interpolationsprozeß ausgeführt worden ist, wird ein Filterprozeß bei Schritt S7 ausgeführt. Nach Vollendung des Filterprozesses wird der Kanal CH1 bei Schritt S8 um "1" erhöht. Bei Schritt S9 wird eine Prüfung vorgenommen, um festzustellen, ob der Prozeß den letzten Kanal erreicht hat. Die obigen Prozesse der Schritte S3 bis S9 werden wiederholt, bis der Prozeß den letzten Kanal CH5 erreicht. Wenn die Vollendung des Prozesses des Endkanals CH5 bei Schritt S9 unterschieden wird, wird bei Schritt S10 ein Mischprozeß ausgeführt. Danach wird bei Schritt S11 ein Ausgabeprozeß ausgeführt. Die Prozesse der Schritte S2 bis S11 werden in jeder Periode Tu wiederholt, die der vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz entspricht.
Fig. 27 ist ein Flußdiagramm, das die Einzelheiten eines Unterbrechungsprozesses zeigt, um die Tonquellenabtastperiode Ts zu messen, der bei dem Interpolationsmodusfestlegungsprozeß bei Schritt S1 von Fig. 26 zum Einsatz kommt. Der Unterbrechungsprozeß wird durch eine Zeitgeberunterbrechung aktiviert, die in einer sehr kurzen Periode auftritt. Zuerst wird bei Schritt S1 der Zählwert cnt aufwärts gezählt. Bei Schritt S2 wird das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Abtasttaktes von dem Eingangskanal unterschieden. Wenn der Abtasttakt abgeleitet wird, wird die Tonquellenabtastperiode Ts von dem Zählwert cnt des Zählers bei Schritt S3 erhalten. Bei Schritt S4 wird der Zählwert cnt auf 0 gelöscht. Wenn bei Schritt S2 kein Abtasttakt erhalten wird, wird der Unterbrechungsprozeß beendet.
Fig. 28 ist ein Flußdiagramm, das die Einzelheiten des Interpolationsmodusfestlegungsprozesses bei Schritt S1 von Fig. 26 zeigt. Bei dem Interpolationsmodusfestlegungsprozeß wird zuerst bei Schritt S1 ein Verhältnis (Ts/Tu) zwischen der Tonquellenabtastperiode Ts und der vereinigten Abtastperiode Tu berechnet. Bei Schritt S2 wird eine Prüfung vorgenommen, um festzustellen, ob das Verhältnis einem Wert von (1/ganze Zahl) gleich ist. Falls JA, folgt Schritt S4, und ein Ausdünnungsmodus der Abtastdaten wird festgelegt. Falls Schritt S2 NEIN ergibt, folgt Schritt S3, und eine Prüfung wird vorgenommen, um festzustellen, ob das Verhältnis einem Wert eines ganzzahligen Vielfachen gleich ist. Falls JA, folgt Schritt S5, und ein Nullfestlegungsinterpolationsmodus wird festgelegt. Falls Schritt S3 NEIN ergibt, wird bei Schritt S6 ein Näherungskurveninterpolationsmodus wie zum Beispiel ein Linearinterpolationsmodus festgelegt.
Fig. 29 zeigt einen Ausdünnungsprozeß in dem Fall, wenn der Ausdünnungsmodus bei Schritt S4 von Fig. 28 festgelegt wird. Da die Eingangstonquellenabtastperiode Ts kürzer als die vereinigte Abtastperiode Tu ist, werden zuerst Abtastdaten 244 und 246 zwischen Abtastdaten 242 und 248, die mit der vereinigten Abtastperiode Tu synchron sind, nicht als Abtastdaten gehalten, sondern ausgedünnt. Somit können die Abtastdaten in die durch schwarze Punkte gekennzeichneten Abtastdaten konvertiert werden, die die vereinigte Abtastperiode Tu haben.
Fig. 30 zeigt den Nullfestlegungsinterpolationsprozeß in dem Fall, wenn der Nullfestlegungsinterpolationsmodus bei Schritt S5 von Fig. 28 festgelegt wird. In diesem Fall ist die Eingangsabtastperiode Ts länger, um zum Beispiel zweimal so lang wie die vereinigte Abtastperiode Tu zu sein. Die Abtastdaten bei der Tonquellenabtastperiode Ts, die in einer Periode von 2Tu erhalten werden, sind zum Beispiel, wie gezeigt, die Abtastdaten 250 und 252. Nulldaten 254 werden bezüglich der Interpolationsposition der Zeitlage der vereinigten Abtastperiode Tu interpoliert, die zwischen den Abtastdaten 250 und 252 existiert. Bei der Nullfestlegungsinterpolation werden die Daten, wie oben erwähnt, nach dem Ausführen des Nullfestlegungsinterpolationsprozesses, durch ein Tiefpaßfilter durch den Filterprozeß übertragen, und der gesamte Pegel nimmt auf Grund der Nullfestlegungsinterpolation ab. Deshalb wird ein Pegeleinstellprozeß ausgeführt, um den Pegel anzuheben.
Ein Flußdiagramm von Fig. 31 betrifft den Ausdünnungsprozeß von Fig. 29. Zuerst wird bei Schritt S1 ein Zähler M, um die Anzahl von Abtastdaten zu zählen, die für die vereinigte Abtastperiode Tu erhalten werden, auf M = 0 gelöscht.
Anschließend wird eine Prüfung vorgenommen, um festzustellen, ob der Zählwert cnt, der immer dann, wenn die Abtastdaten erhalten werden, auf 0 gelöscht wird, mit der Eingangstonquellenabtastperiode Ts übereinstimmt, die schon gemessen worden ist. Bei Schritt S2 koinzidiert der Zählwert cnt mit der Eingangstonquellenabtastperiode Ts, geht die Verarbeitungsroutine zu Schritt S3 über und wird der Zähler M um "1" aufwärts gezählt. Bei Schritt S4 wird eine Prüfung vorgenommen, um festzustellen, ob der Zählwert des Zählers M das Verhältnis (Tu/Ts) zwischen der vereinigten Abtastperiode Tu und der Tonquellenabtastperiode Ts erreicht hat. Zum Beispiel wird in Fig. 29 eine Prüfung vorgenommen, um festzustellen, ob der Zählwert M = 3 erreicht hat. Die Prozesse der Schritte S2 bis S4 werden wiederholt, bis der Zählwert M = 3 erreicht. Die Abtastdaten werden nicht ausgegeben. Wenn bei Schritt S4 M = 3 ist, werden die Abtastdaten zu jener Zeit bei Schritt S5 ausgegeben. Bei Schritt S6 wird das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Umschaltens der Kanaleingabe unterschieden. Die Prozesse der Schritte S1 bis S6 werden wiederholt, bis die Kanaleingabe umgeschaltet wird. Wenn die Kanaleingabe umgeschaltet ist, kehrt die Verarbeitungsroutine wieder zu Fig. 28 zurück, und der Interpolationsmodusfestlegungsprozeß in einem neuen umgeschalteten Kanal wird ausgeführt.
Fig. 32 ist ein Flußdiagramm für den Nullfestlegungsinterpolationsprozeß von Fig. 30. Zuerst wird bei Schritt S1 ein Zähler N, der die Anzahl von Interpolationsdaten angibt, nämlich die Nullfestlegungsdaten, die für die Tonquellenabtastperiode Ts existieren, auf 0 gelöscht. Bei Schritt S2 wird eine Prüfung vorgenommen, um festzustellen, ob der Zählwert cnt, der bei jeder Tonquellenabtastperiode Ts auf 0 gelöscht wird, die vereinigte Abtastperiode Tu erreicht hat. Wenn der Zählwert cnt die vereinigte Abtastperiode Tu er reicht, wird der Zähler N bei Schritt 33 um "1" aufwärts gezählt. Bei Schritt S4 wird eine Prüfung vorgenommen, um festzustellen, ob das Verhältnis (Ts/Tu) zwischen der Eingangstonquellenabtastperiode Ts und der vereinigten Abtastperiode Tu N = 2 im Falle von Fig. 30 erreicht hat. Wenn der Zählwert cnt N = 2 bei Schritt S4 erreicht, werden dann, da dies bedeutet, daß die Zeitlage die nächste Abtastzeitlage ist, die eingegebenen Abtastdaten korrigiert wie zum Beispiel auf (Ts/Tu) = das 2fache, um eine Pegelverringerung in Verbindung mit der Nullfestlegungsinterpolation zu kompensieren. Danach werden die Abtastdaten bei Schritt S6 ausgegeben. Wenn der Zählwert bei Schritt S4 nicht N = 2 erreicht, werden bei Schritt S7 die Nullfestlegungsdaten S = 0 gebildet und als Interpolationsfestlegungsabtastdaten bei Schritt S6 ausgegeben. Bei Schritt S8 wird eine Prüfung vorgenommen, um festzustellen, ob die Kanaleingabe umgeschaltet worden ist. Die Prozesse der Schritte S1 bis S7 werden wiederholt, bis die Kanaleingabe umgeschaltet ist.

Klangvolumeneinstellsteuerung

In der Audiodatenverarbeitungsvorrichtung der Erfindung wird ein Klangvolumen durch die Volumenoperation bezüglich des gewöhnlichen digitalen Audioeingangskanals festgelegt. Für die Volumenfestlegung durch die Volumenoperation, wie oben erwähnt, wird dann, wenn das Klangvolumen bei einer plötzlichen Veränderung des Volumeneinstellwertes akkurat eingestellt wird, ein digitales Rauschen auf Grund einer plötzlichen Klangvolumenveränderung erzeugt. Die Ausführungsform von Fig. 33 ist deshalb dadurch gekennzeichnet, daß das Klangvolumen gesteuert wird, um das Rauschen zu reduzieren, das auf Grund einer Diskontinuität der Audiowellenform des plötzlichen Klangvolumenveränderungswertes erzeugt wird. Erstens sind die Register 260, 262 und 264 in der Eingangsstufe vorgesehen. Die Ausgangsdaten X werden in das Register 260 zurückgeführt, und ein gegenwärtiger Wert A wird gehalten. Ein Klangvolumenfestlegungswert B von außen in Verbindung mit der Volumeneinstellung wird in dem Register 262 gehalten. Ferner wird ein Fortschrittswert C, der für die Verarbeitungsperiode Tu der vorbestimmten vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz durch den Sequenzer 84 verändert wird, in dem Register 264 gehalten. Der gegenwärtige Wert A in dem Register 260 und der Fortschrittswert C in dem Register 264 werden einer Operationseinheit 266 zugeführt. Eine Klangvolumeneinstellrechenoperation von X = A ± C wird in jeder Verarbeitungsperiode Tu durch den Sequenzer 84 ausgeführt. Der gegenwärtige Wert A in dem Register 260 und der Klangvolumenfestlegungswert B (Zielwert), der durch das externe Volumen festgelegt wird, werden durch eine Vergleichseinheit 268 verglichen. Die Addition oder Subtraktion des Fortschrittswertes C in der Operationseinheit 266 wird auf der Basis des Vergleichsresultates der Vergleichseinheit 268 bestimmt. Wenn der Festlegungswert B größer als der gegenwärtige Wert A ist, führt die Operationseinheit 266 die Addition X = A + C aus. Wenn der Festlegungswert B kleiner als der gegenwärtige Wert A ist, führt die Operationseinheit 266 die Subtraktion X = A - C aus. Die Operationsausgabe X der Operationseinheit 266 wird mit dem Festlegungswert B durch eine Vergleichseinheit 272 verglichen. Die Vergleichseinheit 272 steuert einen Selektor 270 gemäß dem Vergleichsresultat. Wenn die Operationsausgabe X nicht mit dem Festlegungswert B koinzidiert, selektiert der Selektor 270 die Ausgabe X der Operationseinheit 266 und erzeugt X als Ausgabedaten. Wenn die Ausgabe X der Vergleichseinheit 272 mit dem Festlegungswert B koinzidiert, selektiert der Selektor den Festlegungswert B und erzeugt X als Ausgabedaten.
Fig. 34 ist ein Zeitdiagramm für die Klangvolumensteuerung von Fig. 33. Jetzt wird angenommen, daß ein neuer Festlegungswert B durch eine Volumenfestlegung von außen für den gegenwärtigen Wert A festgelegt wird. Ab der Zeit t1 wird eine Rechenoperation A + C durch die Operationseinheit 266 in jeder Verarbeitungsperiode Tu ausgeführt, über die durch einen Sequenzer 250 entschieden wird. Die Ausgabe X der Operationseinheit 266 wird jedes Mal um den Fortschrittswert C erhöht. Zu der Zeit t2 koinzidiert die Ausgabe X mit dem Festlegungswert B. Der Selektor 270 selektiert die Ausgabe X der Operationseinheit 266 für eine Zeitperiode zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 und gibt sie aus. Wenn die Zeit t2 erreicht, selektiert der Selektor 270 den Festlegungswert B und gibt diesen aus. Auch bei einer plötzlichen Veränderung des Klangvolumenfestlegungswertes haben somit die Daten, die tatsächlich ausgegeben werden, einen Zeitgradienten, der durch den Fortschrittswert C begrenzt wird. Die Erzeugung von einem Rauschen auf Grund einer Diskontinuität der Audiowellenform durch die plötzliche Klangvolumenveränderung kann sicher verhindert werden.
Fig. 35 ist ein Flußdiagramm in dem Fall, wenn der Funktionsblock von Fig. 33 durch eine Programmsteuerung durch den Prozessor realisiert wird. Zuerst werden bei Schritt S1 der gegenwärtige Wert A, der Festlegungswert B und der Fortschrittswert C gelesen. Bei Schritt S2 wird eine Prüfung vorgenommen, um festzustellen, ob der gegenwärtige Wert A mit dem Festlegungswert B koinzidiert. Wenn sie sich unterscheiden, wird der Fortschrittswert C zu dem gegenwärtigen Wert A bei Schritt S3 addiert. Bei der Addition des Fortschrittswertes C wird in diesem Fall, wenn der gegenwärtige Wert A kleiner als der Festlegungswert B ist, -C hinzuaddiert. Wenn A > B ist, wird C hinzuaddiert. Bei Schritt S4 wird eine Prüfung vorgenommen, um festzustellen, ob die Ausgabe X den Festlegungswert B erreicht hat. Bis die Ausgabe X mit dem Festlegungswert B koinzidiert, wird das Operationsresultat X bei Schritt S3 ausgegeben, und der gegenwärtige Wert A wird bei Schritt S5 auf A = X aktualisiert. Wenn der Operationswert X bei Schritt S4 mit dem Festlegungswert B koinzidiert, wird bei Schritt S6 X = B ausgegeben, und der gegenwärtige Wert A wird auf den Festlegungswert B aktualisiert.
Fig. 36 ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülleinstellung einer Audiowellenform für eine Tastenbetätigung einer elektronischen Spielvorrichtung leicht realisiert wird, indem die Steuerungsfunktion der Klangvolumeneinstellung verwendet wird, die in Fig. 33 bis 35 gezeigt ist. In dem Funktionsblock von Fig. 36 sind ein Selektor 274 für das Register 262 auf der Eingangsseite und ein Selektor 276 für das Register 264 für Fig. 33 neu vorgesehen. Klangvolumenfestlegungswerte B1, B2, B3 und B4, die einer Alterungsveränderung der Taste entsprechen, werden dem Selektor 274 eingegeben. Besondere Fortschrittswerte C1, C2, C3 und C4, die den Klangvolumenfestlegungswerten B1 bis B4 entsprechen, werden für den Selektor 276 festgelegt. Der Sequenzer 250 rückt immer dann zu der nächsten Sequenz vor, wenn der gegenwärtige Wert A irgendeinen der Festlegungswerte P1 bis P4 erreicht, im allgemeinen werden vier Modi, nämlich Anstieg, Abfall, Halten und Freigabe [engl. attack, decay, sustain and release] bei der EIN-Operation der Tasteneingabe festgelegt. In Entsprechung zu jenen vier Modi werden die Klangvolumenfestlegungswerte B1 bis B4 für den Selektor 274 und die Fortschrittswerte C1 bis C4 zum Verändern der jeweiligen Klangvolumenfestlegungswerte festgelegt.
Bei einer Tasteneingabe, wie sie in Fig. 37B gezeigt ist, werden zum Beispiel die Klangvolumenfestlegungswerte B1, B2, B3 und B4 der vier Modi Anstieg, Abfall, Halten und Freigabe bestimmt, wie in Fig. 37A gezeigt. Die besonderen Fortschrittswerte C1 bis C4 werden als Fortschrittswerte der Einheitsperiode Tu bei Anstiegscharakteristiken 280, Abfall- Charakteristiken 282, Haltecharakteristiken 284 und Freigabecharakteristiken 286 verwendet. Ein Erzeugungsprozeß einer Hüllwellenform in einem Zustand, bei dem die Festlegungswerte B1 bis B4 und die Fortschrittswerte C1 bis C4 festgelegt sind, wie oben erwähnt, wird wie folgt ausgeführt. Zuerst selektiert der Sequenzer 250 den Klangvolumenfestlegungswert B1 und den Fortschrittswert C1 bei dem Anstiegsmodus durch die Selektoren 274 und 276 und setzt sie in die Register 262 und 264. In diesem Zustand wiederholt der Sequenzer 250 die Addition des Fortschrittswertes C1 zu dem gegenwärtigen Wert A durch die Operationseinheit 266 auf der Basis des Vergleichsresultates durch die Vergleichseinheit 268 zwischen den Klangvolumenfestlegungswerten B1 in den Registern 260 und 262, in denen die gegenwärtigen Werte gespeichert worden sind, in jeder Verarbeitungsperiode Tu. Wenn durch die Vergleichseinheit 272 unterschieden wird, daß der Wert den Festlegungswert B1 erreicht hat, wird dem Sequenzer 250 eine Koinzidenzausgabe zugeführt. Der Klangvolumenfestlegungswert B2 und der Fortschrittswert C2 in dem nächsten Abfallmodus werden durch die Selektoren 274 und 276 selektiert. Auf ähnliche Weise wie oben werden ähnliche Prozesse bezüglich des Haltemodus bzw. des Freigabemodus wiederholt. So kann eine Hüllwellenform von Fig. 37A in Entsprechung zu der Tastenbetätigung ab der Taste EIN bis zu der Taste AUS in Fig. 37B erzeugt werden.
Fig. 38 zeigt ein Flußdiagramm für die Prozesse in Fig. 36. Prozesse, die jenen bei der Klangvolumeneinstellung durch das Volumen in Fig. 35 ähnlich sind, werden nur n = 4mal wiederholt, worüber durch den Zähler n entschieden wird.
Gemäß der Erfindung werden die digitalen Audiodaten mit den unterschiedlichen Tonquellenabtastfrequenzen von einer Vielzahl von digitalen Tonquellen eingegeben, wie oben erwähnt, und sie können verarbeitet werden, während jene unterschiedlichen Tonquellenabtastfrequenzen zu einer vorbestimmten vereinigten Abtastfrequenz wie zum Beispiel 44,1 kHz vereinigt werden. Die Seite der digitalen Tonquelle braucht die Daten nicht immer mit der vereinigten Frequenz von 44,1 kHz zu erzeugen. Unter Verwendung der Vorrichtung der Erfindung als Schnittstelle der Audiodaten für die Computervorrichtung können verschiedene digitale Tonquellen notwendigen Audioprozessen in einem Stück unterzogen werden.
Unter Verwendung der Hardware, bei der die Multiplikationspipelineschaltung und die Additions-/Subtraktionspipelineschaltung als Logikschaltung zum Ausführen der Zeitteilungsprozesse der digitalen Multikanaldaten gegenseitig verbunden sind, können die Prozesse der Multikanalaudiodaten in einer Verarbeitungsperiode der vereinigten Abtastfrequenz von 44,1 kHz effektiv zeitgeteilt verarbeitet werden. Die Logikschaltung selbst ist auch einfach, und der Steuerungsprozeß kann auch nur durch die unbedingte Adressenbezeichnung des Steuerungsspeichers durch den Sequenzer ausgeführt werden, so daß die Multikanalprozesse durch eine einfache Schaltung realisiert werden können.
Indem die Datenverarbeitungsschaltung als Softwareprozeß durch den Prozessor eine Flexibilität aufweisen kann, werden ferner die Tonquellenabtastfrequenzen von wirklichen digitalen Audiodaten gemessen, werden der Interpolationsprozeß und der Ausdünnungsprozeß, die nötig sind, gemäß der Beziehung zwischen den gemessenen Tonquellenabtastfrequenzen und der vereinigten Abtastfrequenz ausgeführt und kann die Konvertierung in die vereinigte Abtastfrequenz von 44,1 kHz durch die Interpolation und Ausdünnung auf der Seite der Vorrichtung effektiv automatisch ausgeführt werden, ohne der Tonquellenabtastfrequenzen der externen digitalen Tonquellen gewahr zu werden. Der Interpolationsprozeß kann auch gemäß den Situationen der Tonquellenabtastfrequenzen zweckmäßig ausgeführt werden.
Die Erfindung wird durch die in den obigen Ausführungsformen angegebenen Zahlenwerte nicht begrenzt.

Claims

1. Audiodatenverarbeitungsvorrichtung zum Aufnehmen einer Vielzahl von Audiodaten und, danach, zum Ausführen von Datenprozessen und Ausgeben der verarbeiteten Daten, die umfaßt:

eine Vielzahl von Eingangskanälen (CH1 bis CH6) zum Aufnehmen der Audiodaten; und

eine Datenverarbeitungsschaltung (10), der die Vielzahl von Eingangskanälen (CH1 bis CH6) eingegeben und mit der diese parallel verbunden werden und die notwendige Datenprozesse an den Audiodaten von jedem der Eingangskanäle in jeder Periode Tu, die durch eine standardisierte vorbestimmte vereinigte Abtastfrequenz bestimmt ist, individuell zeitgeteilt ausführt und, danach, die verarbeiteten Daten mischt und gemischte Daten erzeugt,

bei der die Datenverarbeitungsschaltung (10) für jeden Eingangskanal, wo sich die vereinigte Abtastfrequenz von der Tonabtastfrequenz der Audiodaten in dem genannten Kanal unterscheidet, einen Prozeß ausführt, um die Audiodaten des Eingangskanals (CH1 bis CH6) in Daten mit der vereinigten Abtastfrequenz zu konvertieren, und

bei der die Datenverarbeitungseinheit (10) die Tonquellenabtastperiode Ts der Audiodaten in jedem genannten Eingangskanal (CH1 bis CH6) mißt und gemäß einem Resultat der Messung bestimmt, ob sich die vereinigte Abtastfrequenz und die Tonquellenabtastfrequenzen, die von der Tonquelle der Audiodaten abhängen, bei jedem solchen Kanal voneinander unterscheiden oder nicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Datenverarbeitungsschaltung (10) für jeden Eingangskanal, wo sich die vereinigte Abtastfrequenz von der Tonabtastfrequenz der Audiodaten in dem genannten Kanal unterscheidet, einen Prozeß ausführt, um die Audiodaten des Eingangskanals (CH1 bis CH6) in Daten mit der vereinigten Abtastfrequenz in einem Interpolationsmodus zu konvertieren, der als Reaktion auf das Verhältnis der vereinigten Abtastfrequenz zu den Tonquellenabtastfrequenzen festgelegt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1,

bei der die Datenverarbeitungsschaltung (10) für jeden Eingangskanal, wo sich die vereinigte Abtastfrequenz von der Tonabtastfrequenz der Audiodaten in dem genannten Kanal unterscheidet, eine Berechnungsoperation von Interpolationsdaten synchron mit der vereinigten Abtastfrequenz ausführt und die Audiodaten der Eingangskanäle (CH1 bis CH6) in die Audiodaten mit der vereinigten Abtastfrequenz konvertiert,

bei der die Datenverarbeitungsschaltung (10) die Berechnungsoperation der Interpolationsdaten auf der Basis einer linearen Näherung ausführt und

bei der die Datenverarbeitungsschaltung (10) für die Berechnungsoperation der Interpolationsdaten auf der Basis der linearen Näherung umfaßt:

eine Datenhalteeinheit zum Halten wenigstens dreier kontinuierlicher Abtastdaten in jeder genannten (Tonquellen-)Abtastperiode;

eine Zeitpositionsoperationseinheit, die eine Verzögerungszeit hat, die zum Ausführen der Berechnungsoperation geeignet ist, und eine Interpolationszeitposition auf der Basis der wenigstens drei kontinuierlichen Abtastdaten berechnet, die in der Halteeinheit gehalten werden; und

eine Interpolationsoperationseinheit (54, 60, 66) zum Ausführen einer Berechnungsoperation von Interpolationsdaten auf der Basis der Abtastdaten, die in der Halteeinheit gehalten werden, und der Interpolationszeitposition, die durch die Zeitpositionsoperationseinheit berechnet wurde.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,

bei der die Datenverarbeitungsschaltung (10) für jeden Eingangskanal, wo sich die vereinigte Abtastfrequenz von der Tonabtastfrequenz der Audiodaten in dem genannten Kanal unterscheidet, eine Berechnungsoperation von Interpolationsdaten synchron mit der vereinigten Abtastfrequenz ausführt und die Audiodaten des Eingangskanals in die Audiodaten mit der vereinigten Abtast frequenz konvertiert,

bei der die Datenverarbeitungsschaltung für die Berechnungsoperation der Interpolationsdaten auf der Basis der linearen Näherung umfaßt:

eine Datenhalteeinheit zum Halten wenigstens dreier kontinuierlicher Abtastdaten S(n), S(n - 1) und S(n - 2) in jeder genannten Abtastperiode;

eine Verzögerungsperiodenanzahlfestlegungseinheit zum Festlegen der Anzahl (Nd) von Verzögerungsperioden bis zu einer vergangenen Periode, um die Interpolationsdaten zu berechnen, in dem Fall, wenn "1" zu einem Quotienten addiert wird, der erhalten wird, indem die Tonquellenabtastperiode Ts durch die vereinigte Abtastperiode Tu dividiert wird, und ein resultierender Additionswert die vereinigte Abtastperiode Tu erreicht;

einen Zähler, der in jeder genannten Tonquellenabtastperiode Ts gelöscht wird und einen vorbestimmten Grundtakt zählt und einen Zählwert cnt erzeugt;

eine erste Zeitpositionsoperationseinheit zum Subtrahieren des Zählwertes cnt und der Tonquellenabtastperiode Ts von einem Wert (Tu·Nd), der erhalten wird, indem die Verzögerungsperiodenanzahl Nd mit der vereinigten Abtastperiode Tu multipliziert wird, immer dann, wenn der Grundtakt erhalten wird, wodurch eine erste Zeitposition CT1 berechnet wird, die für die Berechnungsoperation der Interpolationsdaten verwendet wird;

eine zweite Zeitpositionsoperationseinheit zum Subtrahieren des Zählwertes cnt von einem Wert, der erhalten wird, indem die Verzögerungsperiodenanzahl Nd mit der vereinigten Abtastperiode Tu multipliziert wird, immer dann, wenn der Grundtakt erhalten wird, wodurch eine zweite Zeitposition CT2 berechnet wird, die für die Berechnungsoperation der Interpolationsdaten verwendet wird;

eine Umschalteselektionseinheit zum Vergleichen einer Differenz AT zwischen dem Wert (Tu·Nd), der erhalten wird, indem die Verzögerungsperiodenanzahl Nd mit der vereinigten Abtastperiode Tu multipliziert wird, und der Tonquellenabtastperiode Ts mit dem Zählwert cnt, zum Selektieren, falls der Zählwert cnt gleich oder kleiner als die Differenz ΔT ist, der ersten Zeitposition CT1 als Interpolationszeitposition C und zum Selektieren der um eins vorhergehenden Daten S(n - 1) und der um zwei vorhergehenden Daten S(n - 2) als neue Daten A und alte Daten B, und zum Selektieren, falls der Zählwert cnt die Differenz ΔT übersteigt, der zweiten Zeitposition CT2 als Interpolationszeitposition CT und zum Selektieren der gegenwärtigen Daten S(n) und der um eins vorhergehenden Daten S(n - 1) als neue Daten A und alte Daten B; und

eine Interpolationsoperationseinheit zum Ausführen einer Berechnungsoperation von Interpolationsdaten X auf der Basis der linearen Näherung basierend auf den neuen und alten Daten A und B, die durch die Umschalteselektionsein heit selektiert wurden, und der Interpolationszeitposition C immer dann, wenn eine Periode die Abtastperiode Tu erreicht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 4, bei der die Interpolationsoperationseinheit in dem Fall, wenn die zwei neuen und alten Daten auf A und B festgelegt sind und die Interpolationszeitposition auf C festgelegt ist und die Tonquellenabtastperiode Ts auf D festgelegt ist, die Interpolationsdaten X durch

X = A - (A - B)C/D

berechnet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Datenverarbeitungseinheit (10) die Tonquellenabtastperiode Ts der Eingangsdaten mißt und in dem Fall, wenn ein Verhältnis (Ts/Tu) zwischen der Tonquellenabtastperiode Ts und der vereinigten Abtastperiode Tu einem Wert von (1/ganze Zahl) gleich ist, einen Ausdünnungsprozeß ausführt, um die Daten in jeder Tonquellenabtastperiode Ts, die während der vereinigten Abtastperiode Tu existiert, zu eliminieren.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Datenverarbeitungseinheit (10) die Tonquellenabtastperiode Ts der Eingangsdaten mißt und in dem Fall, wenn ein Verhältnis (Ts/Tu) zwischen der Tonquellenabtastperiode Ts und der vereinigten Abtastperiode Tu einem Wert eines ganzzahligen Vielfachen gleich ist. Nulldaten an Positionen der vereinigten Abtastperiode Tu während der Tonquellenabtastperiode Ts einfügt, um dadurch zu interpolieren.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Datenverarbeitungseinheit (10) die Tonquellenabtastperiode Ts der Eingangsdaten mißt und in dem Fall, wenn ein Verhältnis (Ts/Tu) zwischen der Tonquellenabtastperiode Ts und der vereinigten Abtastperiode Tu einem Wert eines nichtganzzahligen Vielfachen oder (1/keine ganze Zahl) gleich ist. Interpolationsdaten durch eine lineare Näherung an Positionen der vereinigten Abtastperiode Tu während der Tonquellenabtastperiode Ts einfügt, um dadurch eine Linearinterpolation auszuführen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Datenverarbeitungsschaltung (10) für die Berechnungsoperation der Interpolationsdaten auf der Basis der linearen Näherung umfaßt:

eine Datenhalteeinheit zum Halten wenigstens dreier kontinuierlicher Abtastdaten S(n), S(n - 1) und S(n - 2) in jeder genannten Tonquellenabtastperiode;

eine Verzögerungsperiodenanzahlfestlegungseinheit zum Festlegen der Anzahl (Nd) von Verzögerungsperioden bis zu einer vergangenen Periode, um die Interpolationsdaten zu berechnen, wenn "1" zu einem Quotienten addiert wird, der erhalten wird, indem die Tonquellenabtastperiode Ts durch die vereinigte Abtastperiode Tu dividiert wird, und ein resultierender Additionswert die vereinigte Abtastperiode Tu erreicht;

einen Zähler, der immer dann gelöscht wird, wenn ein Abtasttakt erhalten wird, und einen vorbestimmten Grundtakt zählt und einen Zählwert cnt ausgibt;

eine erste Zeitpositionsoperationseinheit zum Subtrahieren des Zählwertes cnt und der Tonquellenabtastperiode Ts von einem Wert (Tu·Nd), der erhalten wird, indem die Verzögerungsperiodenanzahl Nd mit der vereinigten Abtastperiode Tu multipliziert wird, immer dann, wenn der Grund takt erhalten wird, wodurch eine erste Zeitposition CT1 berechnet wird, die für die Berechnungsoperation der Interpolationsdaten verwendet wird;

eine Umschalteselektionseinheit zum Vergleichen einer Differenz AT zwischen dem Wert (Tu·Nd), der erhalten wird, indem die Verzögerungsperiodenanzahl Nd mit der vereinigten Abtastperiode Tu multipliziert wird, und der Tonquellenabtastperiode Ts mit dem Zählwert cnt und zum Selektieren, falls der Zählwert cnt gleich oder kleiner als die Differenz ΔT ist, der ersten Zeitposition CT1 als Interpolationszeitposition C und zum Selektieren von zwei Daten der um eins vorhergehenden Daten S(n - 1) und der um zwei vorhergehenden Daten S(n - 2) als neue Daten A und alte Daten B, und zum Selektieren, falls der Zählwert cnt die Differenz ΔT übersteigt, der zweiten Zeitposition CT2 als Interpolationszeitposition CT und zum Selektieren von zwei Daten der gegenwärtigen Daten S(n) und der um eins vorhergehenden Daten S(n - 1) als neue Daten A und alte Daten B; und

eine Interpolationsoperationseinheit zum Ausführen einer Berechnungsoperation von Interpolationsdaten X auf der Basis der linearen Näherung basierend auf den neuen und alten Daten A und B, die durch die Umschalteselektionseinheit selektiert wurden, und der Interpolationszeitposition C immer dann, wenn eine Periode die vereinigte Abtastzeitperiode Tu erreicht.

10. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Datenverarbeitungsschaltung (10) einen festgelegten Klangvolumenkoeffizienten mit den Eingangsdaten multipliziert und Daten mit eingestelltem Klangvolumen erzeugt.

11. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Datenverarbeitungsschaltung (10) die Eingangsdaten auf einen spezifischen Pegel korrigiert und, danach, einen festgelegten Klangvolumenkoeffizienten mit den korrigierten Eingangsdaten multipliziert und Daten mit eingestelltem Klangvolumen erzeugt.

12. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Datenverarbeitungsschaltung (10) einen vorbestimmten Filterkoeffizienten mit den Eingangsdaten multipliziert, wodurch eine Berechnungsoperation von Ausgangsdaten ausgeführt wird.

13. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Datenverarbeitungsschaltung (10) ein Tiefpaßfilter zum Eliminieren einer Hochfrequenzrauschkomponente der Eingangsdaten ist und eine Berechnungsoperation von Ausgangsdaten nach einem Filterkoeffizienten gemäß einer endlichen Impulsantwort ausführt.

14. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Datenverarbeitungsschaltung (10) eine Berechnungsoperation von Filterausgangsdaten der Zieldaten, die gegenwärtig ein Ziel sind, um verarbeitet zu werden, durch eine Summe von Produkten zwischen den Eingangsdaten eines vorbestimmten Grades in jeder vereinigten Abtastperiode, existierend auf Zeitbasen vor und nach den Zieldaten als Zentrum, und einem Filterkoeffizienten eines feststehenden Grades gemäß der endlichen Impulsantwort ausführt.

15. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Datenverarbeitungsschaltung (10) eine Vielzahl von Daten, die als Ziele selektiert wurden, um gemischt zu werden, aufnimmt und addiert, wodurch Mischerausgabedaten erhalten werden.

16. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die vereinigte Abtastfrequenz 44,1 kHz beträgt und die vereinigte Abtastperiode Tu ein Kehrwert der vereinigten Abtastfrequenz ist.

17. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Vielzahl von Eingangskanälen (CH1 bis CH6) jeweilig eine Ausgabe eines PCM-(Wavetable)-Tonquellenmoduls (22), eine Ausgabe eines FM-Tonquellenmoduls (22), eine Ausgabe einer Mikrophoneingangsschaltung (28), die einem Verstärker (30) und einen A/D-Konverter (32) hat, eine Ausgabe einer CD-Vorrichtung (34), die extern verbunden ist, eine digitale Ausgabe einer Audiovorrichtung (35), die extern verbunden ist, und Übertragungsdaten einer externen Speichervorrichtung, die durch einen Datenbus extern verbunden ist, aufnimmt und verbindet.