FR2639458A1 - Appareil permettant de produire, d'enregistrer ou de reproduire des donnees de source sonore et procede associe de codage de compression de donnees de source sonore - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un appareil de production, d'enregistrement et de reproduction de données sonores, ainsi qu'un procédé associé. Dans l'appareil 111 à 136, des données de forme d'onde d'un nombre prédéterminé d'échantillons constitués par plusieurs échantillons réels sont interpolées de manière à former plusieurs échantillons interpolés; ceux des échantillons réels et des échantillons interpolés qui possèdent les valeurs les plus proches l'une de l'autre sont utilisés comme échantillons de raccordement d'une forme d'onde répétitive.
Description
La présente invention concerne un appareil permettant de produire,
d'enregistrer ou de reproduire des données de source sonore. PLus particulièrement, elle concerne un semblable appareiL avec lequel on peut réaliser efficacement une compression de
données d'adaptation ou un bouclage en tirant parti de la pério-
dicité du signal sonore musical appliqué en entrée, et un procédé.
De façon générale, on peut grossièrement classer Les
sources sonores utilisées dans Les instruments de musique électro-
niques ou les unités de jeu vidéo en sources sonores analogiques, qui sont constituées par exemple par des oscillateurs commandés par tension (VCO>, des amplificateurs commandés par tension (VCA) et des filtres commandés par tension (VCF), et en sources sonores numériques, par exempte des générateurs de sons programmables (PSG) ou des sources sonores du type à lecture de mémoire morte (ROM) de formes d'onde. Parmi les sources sonores numériques, on connaît les sources sonores échantillonneuses, qui sont des sources sonores de données échantillonnées et numérisées à partir de sons réels
d'instruments de musique et qui sont emmagasinés dans une mémoire.
Puisque, généralement, il faut une mémoire d'une grande
capacité pour la source sonore échantillonneuse servant à emmaga-
siner des données de source sonore, diverses techniques ont été proposées pour économiser la mémoire. Comme techniques de ce type, il existe le bouclage, qui tire parti de la périodicité de la forme d'onde du son musical, et la compression de bits réalisée par
quantification non linéaire.
La technique de bouclage ci-dessus mentionnée est égale-
ment un moyen permettant de produire un son pendant une plus Longue durée que la durée initiale du son musical échantillonné. Si l'on considère la forme d'onde d'un son musical par exemple, dans Les
parties de forme d'onde autres que la partie formante située direc-
tement après Le début de la production du son, qui présente une périodicité de forme d'onde non explicite, une même forme d'onde apparaît à répétition avec une période fondamentale correspondant à la hauteur du son musical. Par conséquent, en groupant un nombre n de périodes de la forme d'onde répétitive, n étant un entier, qui forme un domaine de bouclage, et en reproduisant à répétition Le domaine de bouclage, si cela est nécessaire, on peut produire des sons entretenus pendant une durée prolongée à L'aide d'une mémoire
n'ayant qu'une petite capacité.
D'autre part, pour La compression de bits de signaux modulés par impulsions codées (PCM) audio ordinaires, on utilise généralement un système employant un filtre du type à action
directe, ou à précompensation, du côté du codeur. Ce système trans-
met des sous-données, c'est-à-dire les données concernant la compression, en plus des données comprimées, le filtre se trouvant du côté du décodeur étant un filtre numérique à réponse infinie à une impulsion (IIR) ou un filtre numérique récurrent. Un tel
système est déjà adopté pour les normes des disques optiques numé-
riques par exemple.
Dans le même temps, le fait d'échantillonner le son musical et de réaliser un bouclage de sa composante de tonalité revient à connecter les points de début et de fin de bouclage du domaine de bouclage et à les faire boucler à répétition. Dans ce cas, il est nécessaire que ces points de début et de fin de bouclage soient approximativement équivalents entre eux. Si ce n'est pas le cas, c'est-à-dire s'il existe des discontinuités aux points de connexion, un bruit de bouclage est susceptible de se produire. Il est toutefois difficile de sélectionner les points de début et de fin de bouclage de manière qu'ils soient sensiblement égaux entre eux, en raison des périodes d'échantillonnage, de sorte qu'une solution efficace n'as pas encore été produite par le
procédé de boucLage connu à ce jour.
Certains sons sont exclus du domaine de bouclage, par
exemple les sons de percussion.
Il faut noter que, lorsqu'on lit des données de source sonore dans une mémoire dans laquelle les données de source sonore sont emmagasinées, la donnée d'adresse de début des données et la donnée d'adresse de début du bouclage de la source sonore sont
indiquées dans un répertoire qui se trouve sur le' même emplace-
ment que L'emplacement de mémorisation possédant les données de source sonore. Ces deux données d'adresse possèdent ordinairement des valeurs différentes. Lorsque ces données d'adresse sont chargées de manière permanente dans le registre d'adresses, par
exemple, d'un appareil de traitement de signaux audio, L'augmenta-
tion du nombre des accès à la mémoire représente une augmentation de charge, en particulier dans le cas d'un traitement des signaux
par répartition dans le temps visant à produire plusieurs sons.
D'autre part, le domaine de bouclage peut être ou ne pas être présent dans les données de source sonore de la source sonore échantillonneuse qui doit être lue dans la mémoire en vue de la reproduction. Le procédé de traitement permettant de faire cesser la reproduction des données de source sonore diffère selon que le domaine de bouclage est ou non présent dans les données de source sonore. Lorsqu'on met fin à la reproduction de données de source sonore possédant un domaine de bouclage, il est courant d'utiliser un drapeau de point de fin de bouclage contenu dans les données de source sonore du domaine de bouclage. Lorsqu'on met fin à la reproduction de données de source sonore dénuées de domaine de bouclage, il faut prendre des mesures appropriées pour arrêter le
son en une position prédéterminée des données de source sonore.
Ordinairement, une adresse distincte est prévue pour le signal
mettant fin à La reproduction.
Ainsi, lorsque le procédé de traitement permettant de mettre fin à la reproduction des données de source sonore diffère selon la présence ou l'absence du domaine de bouclage, il est nécessaire de fournir au dispositif source sonore, qui réalise Les opérations de traitement cidessus indiquées, une adresse séparée pour les signaux servant à mettre fin à la reproduction dans le cas de données de source sonore dénuées de domaine de bouclage et les données indiquant la présence ou l'absence du domaine de bouclage, ce qui entraîne une augmentation de la capacité de mémorisation et
une complication de la structure du dispositif.
Eu égard à ce qui vient d'être énoncé, un but principal de l'invention est de fournir un appareil permettant de produire, d'enregistrer ou de reproduire des données de source sonore de façon que les insuffisances cidessus mentionnées puissent être éliminées. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé permettant un codage par compression de données de source sonore, dans lequel on peut éLiminer les discontinuités présentes sur Les parties initiales d'un nombre prédéterminé de périodes, à savoir un domaine de bouclage, des données de source sonore, en particulier aux points de bouclage, et on peut empêcher l'augmentation de la
capacité de mémorisation.
Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif source sonore dans Lequel on peut diminuer le nombre des accès en
mémoire.
Un autre but de L'invention est de fournir un procédé de production de données sonores qui est exempt de discontinuités au niveau des points de répétition au moment du bouclage, ce
qui permet d'éliminer le bruit de bouclage.
Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif source sonore dans lequel on peut facilement commander le bouclage ou l'arrêt de la reproduction de données de source sonore sans
devoir augmenter le nombre des sous-données de bouclage.
Un autre but de l'invention est de fournir un appareil de reproduction de données de source sonore continues grâce auquel on
peut réaliser une reproduction continue de données sonores musi-
cales exemptes de bruits, ou parasites, sans devoir ajouter des moyens matériels supplémentaires ou sans qu'il soit nécessaire
d'effectuer des opérations de commande temporelles complexes.
L'invention propose un appareil permettant de produire des données de source sonore, o des données de forme d'onde d'un nombre prédéterminé d'échantillons constitués par plusieurs échantillons réels sont interpolées afin de former plusieurs échantillons interpolés et o ceux des échantillons réels et des échantillons interpolés qui possèdent les valeurs mutuellement les plus proches sont utilisés comme échantillons de raccordement d'une forme d'onde répétitive, si bien que les discontinuités existant aux points de répétition sont éliminées de façon à
permettre d'obtenir une reproduction répétitive satisfaisante.
L'invention propose également un filtre d'interpolation constitué d'un nombre n d'ensembles de filtres du nème ordre servant à produire des données interpolées avec une résolution égaLe à la fréquence d'échantiLLonnage m-tuple, soit m.fs, à partir de données numériques d'entrée ayant la fréquence d'échantillonnage fs, o les caractéristiques d'amplitude de chaque ensemble de filtre sont rendues égales de manière à éliminer le bruit produit
au moment de la commutation temporelle des filtres.
L'invention propose également un procédé permettant de coder par compression des données de forme d'onde en des mots de données zcmprimées et des paramètres se rapportant à la compression, des blocs étant pris à des intervalles de plusieurs échantillons
comme unités, qui consiste à coder par compression un nombre prédé-
terminé de périodes de données de forme d'onde en un unique ou en plusieurs blocs de codage par compression comportant un nombre prédéterminé de mots de données comprimées et de paramètres, à emmagasiner les données sur un support d'emmagasinage, par exemple une mémoire, et à moduler un nombre prédéterminé de mots de tête de l'unique bloc ou d'au moins le premier des blocs de codage par compression par PCM directe, afin d'éviter les erreurs qui, sinon, seraient provoquées par les discontinuités de données dudit premier bloc au moment de la reproduction de données de source sonore, ceci
étant réalisé sans augmentation de la capacité du support d'emma-
gasinage. L'invention propose également un dispositif source sonore dans lequel un petit nombre d'accès en mémoire suffit et qui comprend une mémoire de données de source sonore servant à emmagasiner des données de source sonore comportant plusieurs premiers échantillons consécutifs et plusieurs deuxièmes échantillons consécutifs, une mémoire de données d'adresse de début servant à emmagasiner La donnée d'adresse de début des données qui est associée auxdites données de source sonore et la donnée d'adresse de début de bouclage, et un générateur d'adresses servant à produire une adresse de lecture de ladite mémoire de données de source sonore sur la base de ladite donnée d'adresse de début des données et de ladite donnée d'adresse de début de bouclage, o, après que lesdites données d'adresse de début des données ont été chargées dans ledit générateurs d'adresses, lesdites premières données consécutives sont Lues dans une région d'emmagasinage de Ladite mémoire de données de source sonore commençant à Ladite adresse de début des données, sur la base de Ladite mémoire de données de source sonore, et Lesdites données d'adresse de début de bouclage sont chargées dans Ledit générateurs d'adresses afin de permettre de lire à répétition lesdits deuxièmes échantillons consécutifs dans une région d'emmagasinage commençant à ladite adresse de début de bouclage de ladite mémoire de données de source sonore afin de
permettre La reproduction de signaux audio analogiques ou numé-
riques.
L'invention propose également un dispositif source sonore, dans lequel la commande du bouclage est facilitée sans qu'il faille augmenter le nombre des données supplémentaires de bouclage et qui comprend une mémoire de données de source sonore servant à emmagasiner sélectivement des données de source sonore comportant plusieurs échantillons consécutifs d'une première
espèce, possédant un domaine de bouclage qui est reproduit à répé-
tition, et plusieurs échantillons consécutifs d'une deuxième espèce dénués de ce dit domaine de bouclage, et un circuit de vérification
de drapeau servant à détecter un drapeau de discrimination indi-
quant la présence ou l'absence du domaine de bouclage desdites données de source sonore et la fin desdites données de source sonore, o lesdits échantillons consécutifs de la première espèce sont Lus à répétition ou bien Lesdits échantilons consécutifs de La deuxième espèce sont Lus dans ladite mémoire de données de source sonore pour reproduire des signaux audio analogiques ou numériques,
et o une sourdine est appliquée lorsque Ledit drapeau de discri-
mination indique l'absence du domaine de bouclage et la fin des
données de source sonore.
L'invention propose également un appareil permettant de reproduire des données de source sonore continues, dans lequel des données de source sonore continues sont validées et qui comprend une mémoire de source sonore possédant des première et deuxième zones de mémorisation de source sonore, un registre d'adresse désignant une adresse de lecture sur La base d'une adresse de début dudit registre d'adresse, un moyen de commande servant à lire des données de source sonore dans l'une des zones de mémorisation sur La base de ladite adresse de lecture, un moyen d'alimentation en données de source sonore servant à écrire des données de source sonore dans une première des zones de mémorisation de source sonore pendant le Laps de temps durant lequel des données de source sonore sont lues dans l'autre desdites zones de mémorisation de source sonore, un moyen d'alimentation en adresse de début qui sert à écrire dans ledit registre d'adresse l'adresse de début de ladite première ou de ladite deuxième zone de source sonore dans Laquelle lesdites données de source sonore sont écrites, et un moyen de traitement de signal servant à traiter les données de source sonore
qui sont lues dans lesdites première et deuxième zones de mémorisa-
tion de source sonore.
La description suivante, conçue à titre d'illustration de
l'invention, vise à donner une meilleures compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est un schéma de principe montrant la disposition d'un appareil de formation, d'enregistrement ou de reproduction de données de source sonore selon l'invention;
- la figure 2 est un diagramme de forme d'onde se rappor-
tant à des signaux de sons musicaux; - la figure 3 est un schéma de principe fonctionnel selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 4 est un schéma de principe fonctionnel servant à illustrer l'opération de détection de hauteur de son;
- la figure 5 est un schéma de principe servant à illus-
trer la détection de la hauteur de son; - la figure 6 est un diagramme de forme d'onde montrant des signaux de sons musicaux et Leur enveloppe; - la figure 7 est un diagramme de forme d'onde montrant les donées de taux d'amortissement de signaux de sons musicaux; - la figure 8 est un schéma de principe fonctionnel servant à illustrer l'opération de détection d'envetoppe;
- la figure 9 est un diagramme montrant les caractéris-
tiques d'un filtre à réponse finie à une impulsions (FIR); - la figure 10 est un diagramme de forme d'onde montrant la donnée de La valeur de hauteur d'onde après La correction d'enveloppe des signaux de sons musicaux;
- la figure 11 est un diagramme montrant les caractéris-
tiques d'un filtre en peigne; - la figure 12 est un diagramme de forme d'onde servant à illustrer l'opération de fixation du point de bouclage optimal; - la figure 13 est un diagramme de formes d'onde montrant les signaux des sons musicaux avant et après la correction de base de temps;
- la figure 14 est une vue simplifiée montrant la struc-
ture du bloc de compression de bits quasi-instantanée pour La donnée de valeur de hauteur d'onde après la correction de base de temps; - la figure 15 est un diagramme de forme d'onde montrant les données de boucle obtenues par interconnexion répétée des formes d'onde du domaine de bouclage; - la figure 16 est un diagramme de forme d'onde montrant les données qui servent à former une partie formante après la
correction d'enveloppe basée sur la donnée du taux d'amortisse-
ment; - la figure 17 est un organigramme servant à illustrer le fonctionnement avant et après le bouclage réel; - la figure 18 est un schéma de circuit et de principe montrant la structure simplifiée du codage par compression de bits quasi-instantanée; - la figure 19 est un schéma simplifié montrant un
exemple d'un bloc de données obtenu par compression quasi-
instantanée de bits; - la figure 20 est un schéma simplifié montrant le contenu d'un bloc d'une par.ie de tête de signaux de sons musicaux; - la figure 21 est un diagramme de forme d'onde servant à illustrer les échantittLlons de connexion aux points de bouclage; - la figure 22 est un diagramme de forme d'onde servant à illustrer l'état de la connexion de formes d'onde; - La figure 23 est un diagramme de formes d'onde servant à illustrer la conversion de hauteur de son; - la figure 24 est un schéma de circuit et de principe servant à illustrer un exemple d'interpolation; la figure 25 est une vue servant à illustrer Les adresses de debut de boucle et de fin de boucle; - la figure 26 est un schéma de circuit et de principe servant à montrer une structure de base du filtre d'interpolation; - la figure 27 est un schéma de circuit et de principe montrant un exemple d'un filtre passe-bas conçu pour trouver les coefficients du filtre d'interpolation;
- La figure 28 est une vue servant à illustrer l'opéra-
tion d'alignement de données de PCM directe, ou pure, dans lapartie de début du domaine de bouclage; - la figure 29 est un schéma de principe montrant un exemple du côté de reproduction de la source sonore; - la figure 30 est une vue montrant un exemple du contenu de la mémoire; - la figure 31 est un diagramme temporel servant à illustrer le fonctionnement général du circuit de ta figure 29; - la figure 32 est un schéma de principe montrant la structure d'une unité de traitement audio associée à son équipement périphérique; - la figure 33 est un schéma de principe fonctionnel
montrant La structure de base du dispositif source sonore autori-
sant un plus petit nombre d'accès en mémoire; - ta figure 34 est un schéma de principe fonctionnel
montrant la structure de base du dispositif source sonore autori-
sant le bouclage et l'opération d'arrêt de la reproduction de données de source sonore dénuées de bouclage; - La figure 35 est un schéma de principe fonctionnel montrant La structure de base de l'appareil de reproduction de données de source sonore continues; et - la figure 36 est un schéma de circuit et de principe montrant une autre structure du côté de reproduction des données de
source sonore.
lh 10 En relation avec les dessins, on va maintenant présenter, de manière détaillée, plusieurs modes de réalisation de la présente invention donnés à titre d'exemples. IL faut toutefois comprendre
que, même si l'invention est ici appliquée à un appareil de produc-
tion, d'enregistrement et, ou bien de reproduction de données de source sonore, elle peut également être appliquée, de manière
générale, au traitement de signaux numériques.
La figure I représente la disposition générale d'un appareil permettant de produire, d'enregistrer et de reproduire des données de source sonore, auquel l'invention s'applique et qui est employé dans une unité de source sonore d'échantillonnage comme élément d'adaptation pour ordinateur personnel ou dans une partie,
constituant une source sonore, d'un instrument de musique électro-
nique appelé échantillonneur ou machine d'échantillonnage.
Comme représenté sur la figure 1, pendant la production et l'emmagasinage de données de source sonore, le signal audio analogique d'un son qui est appelé à être une source est fourni par une borne d'entrée 121, via un préamplificateur 122 et un filtre passe-bas (LPF) 123, à un convertisseur analogique-numérique (A/D) 124, dans lequel il est converti en un signal de données série de 16 bits par échantillons, désigné par Sd, avec une fréquence d'échantillonnage de 31,5 kHz. Ce signal Sd est traité par un processeur de signaux numériques (DSP) 125 et est ainsi transformé en données de source sonore, qui sont emmagasinées dans une
mémoire 126.
La mémoire 126 possède une section d'adresses de 2 méga-
mots (2 millions de mots) par exemple, une zone de 512 kilomots (512 000 mots) de celle-ci étant par exemple constituée par une zone tampon d'adresses de 16 bits, et la zone restante, qui contient 1,5 mégamots, étant par exemple une zone d'emmagasinage
d'adresses de 12 bits servant à emmagasiner les signalux Sd.
Le DSP 125 effectue un traitement arithmétique sur la zone tampon de la mémoire 126, si bien que l'amplitude du signal Sd est corrigée ou normalisée de façon que cette amplitude devienne constante et représente toute l'étendue rapportée aux 12 bits ci-dessus mentionnés. Le signal de 12 bits Sd ainsi obtenu après correction est emmagasiné dans une partie d'une zone d'emmagasinage
de la mémoire 126.
A ce moment, des paramètres tels que les constantes utilisées pour corriger le signal Sd et des paramètres tels que les
adresses de début et de fin, qui ont été utilisées lors de l'emma-
gasinage du signal Sd dans la mémoire 126, sont transmis par le DSP 125 à une unité centrale de traitement (CPU) de 8 bits 111 de
l'unité source sonore ci-dessus mentionnée, de manière à être emma-
ginés dans une mémoire vive (RAM) 113 pour zones de travail et paramètres. L'unité de source sonore possède une mémoire morte (ROM) 112 dans laquelle un programme de commande du système est écrit et emmagasiné. La RAM 113 et La ROM 112 sont connectées au
CPU 111 via un bus 119.
De cette manière, on emmagasine dans la mémoire 126 les formes d'onde de 32 sortes de sons musicaux par exemple, lesquels
sont normalisés à une amplitude prédéterminée, tandis que les para-
mètres se rapportant à ces formes d'onde sont emmagasinés dans la
RAM 113.
D'autre part, lorsqu'on actionne un clavier (KB) 114, de norme MIDI, en vue de reproduire les données de source sonore pour
les mettre en forme ou effectuer une exécution musicale, les para-
mètres correspondants sont pris par la CPU 111 dans la RAM 113 en fonction des réglages d'un panneau de commande 115 et sont transmis au DSP 125, de sorte que le signal numérique Sd de la forme d'onde correspondante est prélevé dans la mémoire 126. Toutefois, le signal Sd ainsi préLevé est encore un signal de 12 bits par échantilLon et son amplitude est normalisée à une valeur constante. La fréquence d'échantillonnage du signal Sd est encore 31,5 kHz, comme au moment o il a été emmagasiné. Le clavier 114 et le panneau de commande 115 sont connectés, via une interface (I/F) 116,au bus 119, auquel un panneau de visualisation 118 est connecté par l'intermédiaire
d'un dispositif d'excitation 117.
Dans ce cas, lorque le son initial est plus long que la
durée d'emmagasinage, le signal Sd ne dure que la durée d'emmagasi-
nage, de sorte qu'une partie prédéterminée de cette durée, située vers la fin du signal Sd, est répétée. Puisque l'amplitude du signal Sd a été corrigée de manière à être amenée à une valeur constante, aucun décrochement d'amplitude n'est produit aux points
de jonction de répétition du signal Sd.
Le signal Sd est fourni à un convertisseur de hauteur de son (Conv.) 131, tandis que des données de tonalité sont extraites par actionnement de touches du clavier 114 et sont transmises au
convertisseur 131 via la CPU 111 et le DSP 125.
Le convertisseur 131 possède un filtre numérique FIR (à réponse finie à une impulsion) d'interpolation, de sorte que le signal Sd est soumis par exemple à un 256-tuple suréchantillonnage
(suréchantillonnage d'ordre 256), suivi par un ré-échantillonnage.
De cette manière, la hauteur de son, ou intervalle, du signal analogique existant au moment o il a été produit par conversion à
partir du signal Sd, est convertie en la hauteur de son, ou inter-
valLe, correspondant à la touche actionnée sur le clavier 114 sans
modification de la fréquence d'échantillonnage du signal Sd.
Ce signal Sd venant du convertisseur 131 est fourni au DSP 132, tandis que les paramètres correspondants sont extraits de la RAM 113 et fournis au DSP 132, dans lequel le signal Sd est ramené à sa longueur de bits initiale et subit une re-correction le ramenant au signal numérique Sd du son initial. D'autre part, le signal Sd est traité dans le DSP 132 de façon que l'attaque, l'amortissement, l'entretien et le relâchement du signal analogique obtenu par conversion du signal Sd soient en accord avec les
manoeuvres effectuées sur le panneau de commande 115.
De cette manière, le signal numérique Sd est extrait du DSP 132, lequel signal possède une fréquence constante et a la hauteur de son, le volume sonore et le timbre donnés par les manoeuvres correspondantes du panneau de commande 115. Ce signal Sd est fourni à une borne de sortie 136 via un convertisseur numérique-analogique (DIA) 133, un filtre passe-bas (LPF) 134 et un
amplificateur de sortie 135.
Dans ce cas, le signal Sd est extrait de La mémoire 126 et est traité ultérieurement en vue d'une exécution musicale, sur une base de partage dans le temps, jusque sur 16 canaux au maximum, si bien qu'on peut obtenir jusqu'à 16 voix ou tons sur la borne de
sortie 136.
Ce qui vient d'être énoncé correspond aux opérations fondamentales de production, emmagasinage et reproduction de
données de source sonore dans une unité de source sonore d'échan-
tillonnage ordinaire. Dans le même temps, lorsque le signal audio d'entrée est le son d'un instrument de musique ordinaire, il possède fréquemment une fréquence fondamentale appeLée la hauteur de son. Dans ce cas, des parties répétitives sont contenues dans la forme d'onde. Une ou plusieurs périodes des parties de forme d'onde répétitives sont emmagasinées dans la mémoire et sont reproduites à répétition de manière à réaliser une reproduction continue
prolongée du son musical. Cette opération est connue sous l'appel-
lation de bouclage dans la source sonore d'échantillonnage et permet efficacement d'économiser la capacité de mémorisation. Une autre technique efficace connue pour économiser la mémoire est une compression de données effectuée au moment de l'enregistrement et, ou bien, de la reproduction des données. Dans le présent mode de réalisation, il est adopté une technique de compression de données du type sélection par filtre, dans laquelle plusieurs échantillons sont groupés en un bloc et un filtre optimal de compression de données est choisi avec chaque semblable bloc de manière à ne
former qu'une seule unité. On va brièvement expliquer l'opération ci-dessus men-
tionnée du bouclage, en relation avec la forme-d'onde du signal de son musical représentée sur la figure 2. En général, juste après Le début de la production d'un son, il existe dans la forme d'onde une composante non musicale, par exemple le bruit de frappe de La touche d'un piano ou le bruit de souffle d'un instrument à vent, si bien qu'il apparaît une partie formante FR ayant une périodicité de forme d'onde qui n'est pas explicite. Après cette partie formante,
une même forme d'onde commence à se répéter avec une période fonda-
mentale qui correspond à la hauteur de son, ou intervalle, du son musical. On traite un nombre n entier de périodes de la forme d'onde comme constituant un domaine de bouclage LP, qui est défini entre un point de début de bouclage LP et un point de fin de bouclage LPE. En emmagasinant la partie formante FR et le domaine de bouclage LP sur le support d'enregistrement et en reproduisant à répétition la partie formante FR et Le domaine de bouclage LP, dans cet ordre, au moment de la reproduction, on peut produire un son
OS musical ayant n'importe quelle durée voulue.
On va maintenant expliquer en détail, en relation avec les figures 3 à 20, la production de données de source sonore ainsi que la structure et le fonctionnement du système situé du côté enregistrement. La figure 3 est un schéma de principe fonctionnel montrant un exemple pratique qui couvre la durée allant du moment de l'échantillonnage jusqu'à celui de l'emmagasinage sur un support
d'emmagasinage, ou mémoire, du signal sonore musical d'entrée.
Le signal sonore musical d'entrée appliqué à la borne d'entrée 10 peut être par exemple un signal directement capté par
un microphone ou un signal reproduit à partir d'un support d'enre-
gistrement de signal numérique ou audio, sous forme de signal
analogique ou numérique.
Comme on peut le voir sur la figure 3, le signal sonore musical d'entrée est échantillonné dans un bloc d'échantillonnage 11 avec une fréquence de 38 kHz par exemple, de manière à pouvoir être extrait sous la forme de données numériques à 16 bits par échantillon. Cet échantillonnage correspond à une conversion analogique-numérique pour des signaux d'entrée analogiques et à
l'application d'un certain taux d'échantillonnage et à une conver-
sion en un certain nombre de bits pour des signaux d'entrée numé-
riques. Ensuite, dans un bloc 12 de détection de hauteur de son, est détectée la fréquence de base, c'est-à-dire la fréquence d'un son fondamental fo, ou la donnée de hauteur de son, qui détermine
la hauteur du son musical numérique venant du bloc d'échantil-
lonnage. On va expliquer ci-dessous Le principe de la détection effectuée dans le bloc de détection 12. Le signal sonore musical constituant la source sonore d'échantillonnage possède parfois une fréquence de son fondamental qui est nettement inférieure à la fréquence d'échantillonnage fs, si bien qu'il est difficile de déterminer la hauteur de son avec une précision éLevee en détectant
simplement la crête du son musical suivant l'axe des fréquences.
Par conséquent, il est nécessaire d'utiliser le spectre des harmo-
niques supérieures du son musical à l'aide d'un moyen ou d'un autre. La forme d'onde f(t) d'un son musical, dont on veut
déterminer la hauteur de son, peut être exprimée par un développe-
ment de Fourier de la manière suivante: f (t) - a ()cos[ t + (o)] (1) o a(i) et 6(Z) désignent respectivement l'amplitude et la phase de
chaque composante harmonique. Si le déphasage 6(w) de chaque harmo-
nique est fixé à zéro, la formule ci-dessus peut se ré-écrire: f (t) = E a (o>)cos X t <2> Les crêtes de la forme d'onde ainsi adaptée en phase f(t) se trouvent aux points qui correspondent à des multiples entiers des
périodes de tous Les harmoniques de la forme d'onde ?(t) et à t=O.
La crête correspondant à t=O n'est rien d'autre que la période du
son fondamental.
Sur la base de ce principe, on va expliquer, en relation avec le schéma de principe fonctionnel de la figure 4, la suite
d'opérations permettant la détection de la hauteur de son.
On voit, sur cette figure, que la donnée de son musical et ""' sont respectivement délivrés à la borne 31 d'entrée de partie réelle et à la borne 32 d'entrée de partie immaginaire d'un
bloc 33 de transformation de Fourier rapide (FFT).
Dons la transformation de Fourier, qui est exécutée dans le bloc 33 de transformation de Fourier rapide, si le signal sonore musical dont on désire connaître la hauteur de son est exprimé par x(t) et si les composantes des harmoniques supérieurs du signal sonore musical x(t) sont exprimées par: a.cos(2 Ir f, t + 8.) ó3) alors x(t) peut être donné par: Oc x( t)= a.cos(2 fI t+ 6.) (4) n. o Ceci peut être réécrit en notation complexe sous la forme: oo
0
x(t) - (1/2) Zanexp(j e,)exp(j wX t) (5) n -oo ou on utilise l'équation Cos =(exp(j 6)+exp(-j))/2 (6 Par transformation de Fourier, on obtient l'équation suivante: co X (C-) S x(t)exp(-j O t)dt -00 oo =. anexp (j 8) (o- n) (7) n= - oo
dans Laquelle 6(w-a) représente une fonction delta.
n Dans le bloc 34 suivant, est calculée La norme, ou valeur absolue, de la donnée obtenue après la transformation de Fourier rapide, c'est-à-dire la racine carrée de la somme du carré de la
partie réelle et du carré de la partie imaginaire.
Ainsi, en prenant valeur absolue Y(U) de X(w), on annule les composantes de phase, de sorte que: Y (y) = lX (w) X (w)] = (I/2) a. 6 ( X - X.) (9)
Ceci est fait pour adapter en phase toutes les compo-
santes de haute fréquence de La dorée sonore musicale. Les compo-
santes de phase peuvent être adaptées par fixation de la partie
imaginaire à zéro.
La norme ainsi calculée est fournie comme donnée de partie réelle à un bloc de transformation de Fourier rapide (dans ce cas, un bloc FFT inverse) 36, tandis que "O" est fourni à une borne 35 d'entrée de donnée de partie imaginaire, de manière à effectuer une transformation de Fourier rapide inverse et, ainsi, retrouver La donnée de son musical. Cette FFT inverse peut être représentée par: o y(t) = (1/2a) S Y (W)exp(- j w t)dt -o oo - ancos ont (10) -00
Les données de son musical, ainsi retrouvées après la transforma-
tion de Fourier rapide inverse, sont extraites sous la forme d'une forme d'onde représentée par la synthèse des cosinus ayant leurs
composantes de haute fréquence adaptées en phase.
Les valeurs de crête des données de source sonore ainsi
retrouvées sont détectées dans un bloc 37 de détection de crête.
Les points de crête sont des points auxquels les crêtes de toutes
Les composantes de fréquence des données sonores musicales devien-
nent coïncidentes. Dans le bloc 38 suivant, les valeurs de crête
ainsi détectées sont triées suivant l'ordre des valeurs décrois-
santes. On peut obtenir la hauteur de son du signal sonore musical
en mesurant les périodes des crêtes détectées.
La figure 5 illustre la disposition du bloc 37 de détec-
tion de crêtes permettant de détecter la valeur maximale, ou crête,
des données sonores musicales.
On notera qu'il existe dans les données sonores musicales un grand nombre de crêtes ayant des valeurs différentes, et qu'on peut obtenir la hauteur de son du son musical en découvrant la valeur maximale des données sonores musicales et en détectant sa
période.
On se reporte maintenant à la figure 5. La chaîne de données du son musical provenant de la transformation de Fourier inverse est fournie, via une borne d'entrée 41, à un registre à décalage 42 possédant CN+1) étages et est transmise à une borne de sortie 43 via des registres a_N/2'.
, ao,....aN/2, dans cet ordre. Le registre à décalage 42 à (N+1) étages joue le rôle d'une fenêtre ayant la largeur de (N+1) échantillons vis-àvis de la chaîne de données du son musical et les (N+l) échantillons de la chaîne de données sont transmis par l'intermédiaire de cette fenêtre à un circuit 44 de détection de valeur maximale. Ainsi, lorsque les données du son musical commencent d'entrer dans le registre aN/2 et sont successivement transmises au registre aN/2, les (N+1) données de son musical échantillons venant des registres aN/2,..., a,... aN/2 sont transamisesau circuit 44 de détection..DTD: de valeur maximale.
Ce circuit 44 de détection de valeur maximale est ainsi conçu que, lorsque la valeur du registre central a0 du registre à décalage 42 par exemple est devenue maximale parmi les valeurs des (N+1) échantillons, le circuit 44 détecte la donnée du registre a0 comme étant la valeur de crête et fournit la valeur de crête détectée à une borne de sortie 45. La largeur (N+1) de la fenêtre
peut être fixée à une valeur voulue.
On revient à la figure 3. L'enveloppe du signal de son musical numérique échantillonné est détectée dans un bloc 13 de détection d'enveloppe, à l'aide de la donnée de hauteur de son
ci-dessus obtenue, de manière à produire la forme d'onde d'enve-
loppe du signal du son musical. On obtient la forme d'onde d'enve-
loppe en connectant séquentiellement les points de crête de la forme d'onde du signal de son musical, comme représenté en B sur la figure 6, et celle-ci indique la variation du niveau du son, ou volume sonore, en fonction de l'écoulement du temps, depuis lz moment de la production du son. Cette forme d'onde d'enveloppe est ordinairement représentée par des paramètres tels que ADSR, ou temps d'attaque/temps d'amortissement/temps d'entretien/temps de relâchement. Si l'on considère, comme exemple du signal sonore musical, le son d'un piano, produit par frappe d'une touche, le temps d'attaque TA désigne le temps qui s'écoule depuis qu'une touche du clavier a été frappée jusqu'au moment o le volume sonore, qui a augmenté graduellement, atteint la valeur de volume sonore voulue, le temps d'amortissement TD désigne le temps qui s'écoule à partir du moment o a été atteint le volume sonore pendant le temps d'attaque TA jusqu'au moment o a été atteint Le volume sonore suivant, par exemple le volume du son entretenu du piano, le niveau d'entretien Ls désigne le volume du son entretenu qui est maintenu à partir du relâchement de la frappe de la touche
jusqu'au moment de l'abandon de la touche, et le temps de relâche-
ment TR est le temps qui s'écoule depuis le moment de l'abandon de la touche jusqu'à l'extinction du son. Les temps TA, TD et TR désignent parfois le gradient, ou taux de variation, du volume sonore. D'autres paramètres d'enveloppe que ces quatre paramètres
peuvent également être employés.
On notera que, dans le bloc 13 de détection d'enveloppe, des données indiquant le taux d'amortissement global de la forme d'onde du signal sont obtenues en même temps que les données de la forme d'onde d'enveloppe représentées par les paramètres tels que le paramètres ADSR ci-dessus mentionné, afin de permettre d'extraire la partie formante à l'aide de la forme d'onde d'attaque résiduelle. Ces données de taux d'amortissement prennent une valeur de référence "1" à partir du moment de la production sonore lors de l'appui sur la touche pendant le temps d'attaque TA, puis elles s'amortissent de façon monotone, comme représenté par exemple sur
la figure 7.
Un exemple du bloc 13 de détection d'enveloppe de la figure 3 va être expliqué en relation avec le schéma de principe de
la figure 8.
Le principe de la détection d'enveloppe est analogue à celui de la détection d'enveloppe d'un signal modulé en amplitude (AM). Ainsi, on détermine l'enveloppe en considérant la hauteur de son du signal sonore musical comme étant la fréquence porteuse du
signal AM. Les données d'enveloppe sont utilisées lors de la repro-
duction du son musical, qui se forme sur la base des données
d'enveloppe et des données de hauteur de son.
Les données du son musical qui sont fournies à la borne
d'entrée 51 de la figure 8 sont transmises à un bloc 52 de déli-
vrance de valeur absolue servant à obtenir la valeur absolue de la donnée de hauteur d'onde du son musical. Ces données de valeur absolue sont transmises à un bloc de filtrage numérique du type à réponse infinie à une impulsion (FIR), ou bloc FIR, 55. Ce bloc FIR fait fonction de filtre passe-bas, dont les caractéristiques de
coupure sont déterminées par application au bloc FIR 55 d'un coef-
ficient de filtre préalablement formé dans un bloc 54 de production de coefficient sur la base des données de hauteur de son fournies à
une borne d'entrée 53.
Les caractéristiques du filtre sont présentées sur la figure 9 à titre d'exemples et possèdent des points nuls aux
fréquences du son fondamental (pour une fréquence fo0) et des harmo-
niques supérieurs du signal sonore musical. Par exemple, les données d'enveloppe telles qu'indiquées en B sur la figure 6 peuvent être détectées à partir du signal sonore musical représenté
en A sur la figure 6 par atténuation des fréquences du son fonda-
mental et des harmoniques à l'aide du filtre FIR. Les caractéris-
tiques du coefficient du filtre sont données par la formule: H (f) = k * (sin( ir f/f o))/f (11)
o f0 indique la fréquence fondamentale du signal sonore musical.
On va maintenant expliquer les opérations de production des données de signal de hauteur d'onde de la partie formante FR et des données de signal de hauteur d'onde du domaine de bouclage LP, ou données de bouclage, à partir des données de la valeur de hauteur d'onde du signal sonore musical échantillonné, ou données
d'échantillonnage.
Dans un premier bloc 14 servant à produire les données de bouclage, les données de la valeur de hauteur d'onde du signal sonore musical échantillonné sont divisées par les données de la
forme d'onde d'enveloppe antérieurement détectée, qui est repré-
sentée en B sur la figure 6 (ou sont multipliées par son inverse) de manière à réaliser une correction d'enveloppe visant à produire des données de valeur de hauteur d'onde du signal pour une forme d'onde ayant une amplitude constante, comme représenté sur la figure 10. Ce signal d'enveloppe corrigé, ou, plus précisément, les données de la valeur correspondante de hauteur d'onde, est filtré pour produire un signal, ou bien, plus précisément, les données de la valeur correspondante de hauteur d'onde, lequel est atténué aux
* parties autres que les composantes de tonalité ou bien, par compa-
raison, est augmenté au niveau des composantes de tonalité. Ici, les composantes de tonalité désignent les composantes de fréquence
qui sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale fo.
Plus spécialement, les données sont transmises par l'intermédiaire d'un filtre passe-haut (HPF) qui élimine les composantes de basse fréquence, par exemple le vibrato, contenues dans le signal d'enveloppe corrigé, puis, de là, par l'intermédiaire d'un filtre
en peigne ayant des caractéristiques de fréquence telles que repré-
sentées par la ligne en trait mixte de la figure 11, c'est-à-dire des caractéristiques de fréquence ayant des bandes de fréquence qui sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale comme
bandes de passage, de manière à ne laisser passer que les compo-
santes de tonalité contenues dans le signal de sortie du filtre
passe-haut et de manière à atténuer ce qui n'est pas les compo-
santes de tonalité, c'est-à-dire les composantes de bruit. Les données sont également envoyées via un filtre passe-bas (LPF) si cela est nécessaire, qui supprime les composantes de bruit se
superposant au signal de sortie venant du filtre en peigne.
Si l'on considère un signal sonore musical, par exemple le son d'un instrument de musique faisant fonction de signal d'entrée, puisque le signal sonore musical possède ordinairement une hauteur de son constante, il a des caractéristiques de fréquence semblables dans lesquelles, comme représenté par la ligne en trait continu de la figure 11, une concentration d'énergie se produit au voisinage de la fréquence fondamentale fo0 correspondant à la hauteur de son du son musical, et des fréquences qui en sont des multiples entiers. On sait que, inversement, les composantes de bruit possèdent généralement une distribution de fréquence uniforme. Par conséquent, par passage du signal sonore musical d'entrée dans un filtre en peigne possédant des caractéristiques de fréquence telles qu'indiquées par La ligne en mixte de la figure 11, seules Les composantes de fréquence qui sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale fo0 du signal sonore musical, c'est-à-dire les composantes de tonalité, sont laissées passer ou augmentées, tandis que les autres composantes, c'est-à-dire une partie du bruit, sont atténuées, si bien qu'on améliore le rapport signal-bruit (S/N). Les caractéristiques de fréquence du filtre en peigne représentées par la ligne en trait mixte de la figure 11 peuvent être données par la formule: I (f) = [(cos(2 7r f/f o)+ 1)/2]" (12)
o fo0 désigne la fréquence fondamentale du signal d'entrée, c'est-
à-dire la fréquence du son fondamental correspondant à la hauteur
de son, et N est le nombre d'étages du filtre en peigne.
Le signal sonore musical dont la composante de bruit a été diminuée de la manière ci-dessus indiquée est fourni au circuit d'extraction répétitive de forme d'onde dans lequel le signal
sonore musical est exempt du domaine de forme d'onde de répéti-
tion convenable, par exemple le domaine de bouclage LP, comme indiqué sur la figure 2, et est fourni au support d'enregistrement, pour être enregistré par celui-ci, lequel support d'enregistrement est par exemple une mémoire semiconductrice. Les données du signal sonore musical enregistrées sur le support d'emmagasinage ont leurs
composantes autres que de tonalité et une partie de leurs compo-
santes de bruit qui sont atténuées, si bien qu'il est possible de réduire le bruit au moment de la reproduction répétée du domaine de
forme d'onde de répétition, c'est-à-dire le bruit de bouclage.
Les caractéristiques de fréquence du filtre passe-haut, du filtre en peigne et du fiLtre passe-bas sont ajustées sur le base de la fréquence de base fo, laquelle est la donnée de hauteur
de son détectée dans Le bloc 12 de détection de hauteur de son.
Ensuite, dans le bloc 16 de détection du domaine de bouclage de la figure 3, un domaine de forme d'onde de répétition convenable du signal sonore musical, dans lequel les composantes autres que La composante de hauteur de son sont atténuées par l'opération de filtrage ci-dessus indiquée, est détecté de manière à permettre l'établissement des points de bouclage, c'est-à-dire du
point de début de bouclage LPS et du point de fin de bouclage LPE.
De manière plus détaillée, dans le bloc de détection 16, on sélectionne des points de bouclage qui sont mutuellement
distants d'un multiple entier de la période de répétition corres-
pondant à la hauteur de son du signal sonore musical. On va expliquer ciaprès le principe de la sélection des points de
bouclage.
Lors du bouclage des données du son musical, l'intervalle
de bouclage doit être un multiple entier de la période fondamen-
tale, à savoir l'inverse de la fréquence fondamentale. Ainsi, par une identification précise de la hauteur de son du son musical, on
peut déterminer facilement l'intervalle, ou distance, de bouclage.
Ainsi, la distance de bouclage est déterminée au préalable, deux points mutuellement écartés de cette distance sont pris, et la corrélation, ou analogie, de la forme d'onde du signal au voisinage des deux points est évaluée de manière à permettre l'établissement des points de bouclage. Une fonction d'évaluation typique utilisant une convolution, ou somme, de produits par rapport aux échantillons de la forme d'onde du signal au voisinage
des deux points ci-dessus indiqués va maintenant être expliquée.
L'opération de convolution est effectuée successivement par rapport
aux ensembles de tous les points de manière à permettre une évalua-
tion de la corrélation, ou analogie de la forme d'onde du signal.
Dans l'évaluation par convolution, on introduit séquentiellement les données du son musical dans une unité d'addition de produits qui est formée par exemple par une unité de traitement de signaux numériques (DSP) telle que décrite ci-après, et la convolution est calculée danb l'unité d'addition de produits et est délivrée en
sortie. Les deux points pour lesquels la convolution devient maxi-
male sont adoptés comme point de début de bouclage LPs et point de
fin de bouclage LPE.
Comme représenté sur la figure 12, avec un point a0 postulant à la fonction de point de début de bouclage LPS, un point b0 postulant la fonction de point de fin de bouclage LPE, des données de hauteur d'onde aN,..., a_2, a_1, ao, a1, a2,..., aN en plusieurs points, par exemple (2N+ 1) points, situés avant et après le point postulant a et des données de hauteur d'onde bN, OS... 2, b_, b0, bO, b b2,..., bN correspondant au même nombre (2N+1) de points avant et après le point postulant bo, la fonction d'évaluation E(ao, bo) est, pour ce temps, déterminée par La formule: " e E(a o, bo) =( akbk) /( ak bk) (13) k- N k-N kM-N La convolution effectuée en prenant les points a0 et bo, ou Leurs voisinages, comme centre doit être trouvée à partir de la formule (13). On change successivement les ensembles depoints postulants a0 et b0 de manière à découvrir tous Les points postulat à la fonction de points de bouclage, et les points pour lesquels la fonction d'évaluation E devient maximale sont adoptés comme étant les points
de bouclage.
On peut aussi utiliser la méthode des moindres carrés
pour trouver les points de bouclage, au Lieu de la méthode de convo-
lution. Ainsi, les points ao, b0 postulant à la fonction de points de bouclage peuvent être exprimés, suivant la méthode des moindres carrés, par la formule suivante: N e (a, bo) = Z (ak- bk)2 (14) k=-N Dans ce cas, il suffit de trouver Les points a0 et b0 pour lesquels
la fonction d'évaluation X devient minimale.
D'autre part, le taux de conversion de hauteur de son est calculé dans le bloc 16 de détection du domaine de bouclage sur la base du point de début de bouclage LPS et du point de fin de bouclage LPE. Ce taux de conversion de hauteur de son est utilisé
263945,
comme donnée de correction de base de temps au moment de la correc-
tion de base de temps effectuée dans le bloc suivant 17 de correc-
tion de base de temps. On effectue cette correction de base de temps en adaptant mutuellement les hauteurs de son des données de diverses sources sonores lorsque ces données sont emmagasinées dans un moyen d'emmagasinage, par exempLe la mémoire. Les données de hauteur de son cidessus indiquées qui sont détectées dans le bloc de détection de hauteur de son peuvent être utilisées à la place du
taux de conversion de hauteur de son.
On va expliquer, en relation avec la figure 13, la norma-
lisation de la hauteur de son effectuée dans le bloc 17.
Les parties A et B de la figure 13 montrent respective-
ment la forme d'onde du signal sonore musical avant et après la compression-expansion de la base de temps. Les axes temporels des parties A et B de la figure 13 sont gradués en blocs en vue du codage et de la compression de bits quasi-instantannée, comme
décrit ci-après.
Dans la forme d'onde de la partie A d'avant la correction de base de temps, le domaine de bouclage LP n'est ordinairement pas relié aux blocs. Dans la partie B de la figure 13, le domaine de bouclage LP a subi une compression-expansion de base de temps de manière que le domaine de bouclage LP soit devenu un multiple entier (m fois) de la longueur de bloc, ou période de bloc. Le domaine de bouclage est également décalé suivant l'axe temporel de façon que la limite de bloc coïncide avec le point de début de bouclage LPS et le point de fin de bouclage LPE. En d'autres termes, en effectuant une correction de base de temps, c'est-àdire en faisant subir à la base de temps une compression-expansion et un décalage, de façon que le point de début LPS et le point de fin LPE
du domaine de bouclage LP se trouvent à la limite de blocs prédé-
terminés, il devient possible d'effectuer le bouclage sur un nombre entier (m) de blocs pour réaliser une normalisation de hauteur de son des données de source sonore au moment de l'enregistrement. Une donnée de hauteur d'onde "O'" peut être insérée dans un décalage AT à partir de la limite de bloc de l'extrémité antérieure de la forme
d'onde du signal sonore musical grâce à ce décalage temporel.
La figure 14 représente la structure d'un bloc relatif aux données de valeur de hauteur d'onde de la forme d'onde après la correction de base de temps, qui a été soumis à une compression de bits et un codage comme ci-après décrit. Le nombre des données de valeur de hauteur d'onde pour un unique bloc (un certain nombre d'échantillons oo de. mots) est h. Dans ce cas, la normalisation de la hauteur du son consiste en une compressionexpansion de la base de temps entraînant que le nombre de mots se trouvant dans les limites de m périodes de la forme d'onde de période constante TW du signal sonore musical représenté sur la figure 2, c'est-à- dire dans les limites de la période de bouclage LP, sera un multiple entier
(m fois) le nombre de mots h du bloc. De préférence, la normalisa-
tion de la hauteur de son consiste en un traitement (décalage de la base de temps) amenant une coïncidence du point de début LPS et du point de fin LP du domaine de bouclage LP avec les positions E limites du bloc sur l'axe temporel. Lorsque les points LPS et LPE coïncident ainsi avec les positions limites du bloc, il devient possible de réduire les erreurs provoquées par la commutation entre blocs au moment du décodage par le système de compression de bits
et de codage.
Comme représenté sur la partie A de la figure 14, des mots WLPS et WLPE qui sont chacun dans un unique bloc désignent des S échantillons existant au point de début de bouclage LPS et au point
de fin de bouclage LPE, plus précisément au point précédant immé-
diatement LPE, pour la forme d'onde corrigée. Lorsque le décalage n'est pas effectué, le point de début de boucLage LPS et le point de fin de bouclage LPE ne coïncident pas nécessairement avec les limites de bloc, de sorte que, comme représenté sur la partie B de la figure 14, les mots WLPS et WLPE sont placés en des positions arbitraires à l'intérieur des blocs. Toutefois, le nombre de mots qui va du mot WLPS au mot WLPE est un nombre m entier de fois le nombre de mots h contenus dans un seul bloc, ce qui permet la
normalisation de la hauteur de son.
On peut réaliser par divers procédés la compression-
expansion de la base de temps de la forme d'onde du signal musical de façon que le nombre de mots situés à l'intérieur du domaine de 2639450u bouclage LP soit égal à un multiple entier du nombre de mots h contenus dans un seul bloc. Par exemple, on peut obtenir cela par interpolation des données de valeur de hauteur d'onde de la forme d'onde échantillonnée, à l'aide d'un filtre produisant un sur-
échantillonnage.
Dans le même temps, lorsque la période de bouclage d'une forme d'onde de son musical réel n'est pas un nombre entier de fois la période d'échantillonnage, si bien qu'un décalage se produit entre la valeur de hauteur d'onde d'échantillonnage pour le point de début de bouclage LPS et celle du point de fin de bouclage LPE, la valeur de hauteur d'onde coïncidant avec la valeur de hauteur d'onde d'échantillonnage pour le point de début de bouclage LPS peut se trouver au voisinage du point de fin de bouclage LPE,
par une interpolation réalisée par exempLe à l'aide d'un sur-
échantillonnage, de manière à réaliser une période de bouclage qui n'est pas un multiple entier de la période d'échantillonnage contenant l'échantillonnage d'interpolation. Une telle période de
bouclage, qui n'est pas un multiple entier de la période d'échan-
tillonnage, peut être fixée de manière à être un multiple entier de
la période de bloc grâce à l'opération ci-dessus décrite de correc-
tion de base de temps. Dans le cas d'une compression-expansion de base de temps effectuée à l'aide d'un sur-échantillonnage 256-tuple on peut réduite à 1/256 l'erreur de valeur de crête d'onde entre le point de début de bouclage LPS et le point de fin de bouclage LPE, de manière à obtenir une reproduction en boucle qui soit plus régulière. Apres que le domaine de bouclage LP a été déterminé et soumis à une correction, ou compression-expansion, de base de temps, comme ci-dessus indiqué, on connecte entre eux les domaines de bouclage LP de la manière présentée sur la figure 15, de manière à nroduire des données de bouclage. La figure 16 montre la forme d'onde de données de bouclage que l'on obtient en ne prenant que le domaine de bouclage LP qui provient de la forme d'onde à base de temps corrigée représentée sur la partie B de la figure 13 et en alignant plusieurs de ces domaines de bouclage LP. La forme d'onde de données de bouclage est produite dans un bloc 21 de production de données de bouclage par connexions successives du point de fin de boucLage LPE d'un domaine de bouclage LP donné avec le point de
début de bouclage LPS d'un autre domaine de bouclage LP.
Puisqu'on forme ces données de bouclage en connectant les domaines de bouclage LP un certain nombre de fois, Le bloc initial comportant le mot WLPS qui correspond au point de début de
bouclage LPS de la forme d'onde de données de bouclage est directe-
ment précédé par les données du bloc terminal comportant le mot
WLPE correspondant au point de fin de bouclage LPE, plus précisé-
ment le point précédant immédiatement le point LPE. En principe, pour effectuer un codage réalisant une compression de bits et un codage, il faut qu'au moins le bloc terminal soit présent juste avant le bloc initial du domaine de bouclage LP à emmagasiner. Plus généralement, au moment de la compression de bits du codage qui sont effectués sur une base bloc par bloc, il suffit simplement que les paramètres relatifs au bloc initial, c'est-à-dire les données de compression de bits et de codage pour chaque bloc comprimé, par exemple les données d'intervalle ou de sélection de filtre comme décrit ultérieurement, soient formés sur la base des données du bloc initial et du bloc terminal. Cette technique peut être appliquée au cas o un son musical constitué simplement de données de boucle et dénué de partie formante, comme ultérieurement décrit,
est utilisé au titre de source sonore.
Alors, les mêmes données sont présentes sur plusieurs échantillons avant et après chacun des points formant le point de début de bouclage LPS et le point de fin de bouclage LPE. Par conséquent, les paramètres de compression de bits et de codage contenus dans les blocs qui précèdent immédiatement ces points LPS et LPE sont les mêmes, si bien que les erreurs ou les bruits apparaissant au moment de la reproduction du bouclage lors du décodage peuvent être réduits. Ainsi, les données sonores musicales
obtenues lors de la reproduction en bouclage sont stables et débar-
rassés des bruits de jonction. Selon le présent mode de réalisa-
tion, environ 500 échantillons des données sont contenus dans le
domaine de bouclage LP juste en avant du bloc initial.
263945O
Dans te processus de production de données de signal associées à la partie formante FR, une correction d'enveloppe est exécutée dans le bloc 18, comme dans le bloc 14 utilisé au moment de La production de données de bouclage. A ce moment, on effectue la correction d'enveloppe en divisant le signal sonore musical échantillonné par la forme d'onde d'enveloppe (figure 6) qui ne comprend que les données de taux d'amortissement, de manière à produire les données de valeur de hauteur d'onde du signal ayant La forme d'onde représentée sur la figure 7. Ainsi, dans le signal de sortie de la figure 7, seule L'enveloppe de la partie d'attaque correspondant à la durée TA est laissée, les autres parties ayant
une amplitude constante.
Le signal ayant subi la correction d'enveloppe est
filtré, si ceLa est nécessaire, dans le bloc 19 de la figure 3.
Pour le filtrage executé dans le bloc 19, un filtre en peigne ayant des caractéristiques de fréquence telles que représentées par exemple par la ligneen trait mixte de la figure 11 est utilisé. Ce filtre en peigne possède des caractéristiques de fréquence telles que les composantes de bande de fréquence qui sont des multiples entiers de La fréquence fondamentale fo0 sont renforcées et, par
comparaison, les composantes autres sont atténuées. Les caracté-
ristiques de fréquence du filtre en peigne sont également établies sur la base des données de hauteur de son <c'est-à-dire la fréquence fondamentale fo0) détectées dans le bloc 12 de détection de la hauteur de son. Ces données sont utilisées pour produire les données de signal de la partie formante se trouvant dans les données de source sonore finalement enregistrées sur le support
d'enregistrement, par exemple la mémoire.
Dans le bloc 20 suivant, une correction de base de temps analogue à cettlle effectuée dans le bloc 17 est effectuée sur le signal de production de la partie formante. La fonction de cette correction de base de temps est d'adapter ou de normaliser les hauteurs de son des sources sonores par compression-expansion suivant la base de temps, à partir du taux de conversion de hauteur de son qui a été trouvé dans le bloc 16 ou des données de hauteur
de son qui ont été détectées dans le bloc 12.
263945 t Dans Le bloc mélangeur, les données de production de la partie formante et Les données de boucle corrigées à l'aide de ce même taux de conversion de hauteur de son ou les données de hauteur de son sont mélangées ensemble. Pour réaliser ce mélange, on applique une fenêtre de Hamming au signal de production de partie formante venant du bloc 20, et on forme un signal du type fondu s'amortissant avec le temps au niveau de la partie à mélanger avec les données de boucle. On applique une fenêtre de Hamming identique aux données de boucle venant du bloc 20, on forme un signal du type fondu qui augmente avec le temps au niveau de la partie à mélanger avec le signal de partie formante, et on mélange les deux signaux (fondu enchaîné) de manière à produire un signal sonore
musical qui se révèle finalement être les données de source sonore.
Comme données de boucle devant être emmagasinées dans le support d'emmagasinage tel que la mémoire, on peut prendre les données d'un domaine de bouclage écarté dans une certaine mesure par rapport à la partie de fondu enchaîné afin de réduire le bruit pendant la reproduction en bouclage (bruit de bouclage). De cette manière, les données de valeur de hauteur d'onde du signal de source sonore consistant en le domaine de bouclage LP qui est la partie de forme d'onde de répétition ne sont constituées que par la composante de tonalité, ou de son fondamental, et la partie formante FR qui est une partie de forme d'onde contenant des composantes autres et qui
commence à la production du son.
Le point initial du signal de données de boucle peut également être connecté au point de début de bouclage du signal de
formation de partie formante.
Pour détecter le domaine de bouclage, en boucant ou méLangeant la partie formante et les données de boucle, on effectue un méLange grossier à l'aide d'une opération manuelle tout en faisant une écoute à titre d'essai, ruis on exécute un traitement plus précis sur la base des données présentes sur les points de bouclage, c'est-à-dire le point de début de bouclage LPS et le point de fin
de bouclage LPE.
Ainsi, avant la détection précise du domaine de bouclage dans le bloc 16, on effectue manuellement une détection du domaine
de bouclage et un mélange comme ci-dessus mentionné tout en procé-
dant à des essais d'écoute, selon le procédé présenté dans l'organigramme de la figure 17, après quoi Le processus de haute précision ci-dessus décrit est effectué aux étapes S26 et
suivantes.
Comme on peut le voir sur la figure 17, on détecte les points de bouclage à l'étape S21 avec une précision médiocre en utilisant les points de passage par zéro de la forme d'onde du signal ou en contrôlant visuellement l'indication de la forme d'onde du signal. A l'étape S22, on reproduit de manière répétée par bouclage la forme d'onde se trouvant entre les points de bouclage. A l'étape S23, on contrôle par des essais d'écoute si l'état de bouclage est ou non satisfaisant. Si ce n'est pas le cas, le programme revient à l'étape S21 pour une nouvelle détection des points de bouclage. On répète cette séquence d'opérations jusqu'à
obtention d'un résultat satisfaisant. Si le résultat est satisfai-
sant, le programme passe à l'étape S24 o la forme d'onde est mélangée, par exemple par fondu enchainé, avec le signal de la partie formante. A l'étape S23 suivante, on décide, grâce à des essais d'écoute, si le décalage,de la partie formante au bouclage, est satisfaisant. Sinon, le programme revient à l'étape S24 pour une nouvelle opération de mélange. Le programme passe ensuite à l'étape S26, o une détection hautement précise du domaine de bouclage est effectuée dans le bloc 16. De manière plus détaillée,
la détection du domaine de bouclage comportant l'échantillon inter-
polé, par exemple la détection du domaine de bouclage, avec une précision de 1/256ème de la période d'échantillonnage, au moment, par exemple, d'un suréchantillonnage 256-tuple, est effectuée. A l'étape S27 suivante, le taux de conversion de la hauteur de son, servant à la normalisation de la hauteur de son, est calculé. A l'étape S28 suivante, la correction de base de temps est effectuée dans les blocs 17 et 20. A l'étape S29 suivante, la production de données de boucle est effectuée dans le bloc 21. A l'étape S30 suivante, le mélange est effectué dans le bloc 22. Les opérations faites depuis l'étape S26 sont effectuées à l'aide des points de bouclage obtenus à l'aide des opérations S21 à S25. Il est possible d'omettre les étapes S21 à S25 dans le cas d'une réalisation
complètement automatique du boucLage.
Les données de la valeur de hauteur d'onde du signal constitué par la partie formante FR et le domaine de bouclage LP, qui sont obtenues à la suite de ce mélange, sont traitées dans le
bloc 23 suivant par compression de bits et codage.
Alors que divers systèmes de compression de bits et de codage peuvent être employés, un système de codage très efficace du type à compressionexpansion quasi-instantané, qui a été proposé par la demanderesse dans les brevets japonais (KOKAI) publiés sous les numéros 62-008629 et 62- 003516, o un nombre prédéterminé de mots h fois échantillonnés de données de valeur de hauteur d'onde sont groupés par blocs et sont soumis à une compression de bits à raison d'un bloc à la fois, va être ici utilisé. Ce système de compression de bits et de codage très efficace va maintenant être
brièvement décrit en relation avec la figure 18.
Comme on peut le voir sur cette figure, le système de
compression de bits et de codage est constitué, du côté d'enregis-
trement, par un codeur 70 et, du côté de reproduction, par un décodeur 90. Les données x(n) de valeur de hauteur d'onde du signal de source sonore sont fournies à une borne d'entrée 71 du
codeur 70.
Les données x(n) de valeur de hauteur d'onde du signal
d'entrée sont fournies à un filtre numérique 74 du type FIR (c'est-
à-dire à réponse finie à une impulsion) qui est formé d'un élément de prévision 72 et d'un point d'addition 73. Les données x(n) de la valeur de hauteur d'onde du signal de prévision venant de l'élément de prévision 72 sont fournis, comme signal de soustraction, au point d'addition 73. Au point d'addition 73, le signal de prévision x(n) est soustrait du signal x(n) de manière qu'il soit produit un signal d'erreur de prévision ou un signal de sortie différentiel d(n), au sens large du terme. L'élément de prévision 72 calcule la valeur prévue x(n) à partir de la combinaison primaire du nombre P antérieur de signaux d'entrée x(n-p), x(n-p+1),..., x(n-1). Le
filtre FIR 74 sera appelé ci-après le filtre de codage.
A l'aide du système de compression de bits et de codage hautement efficace ci-dessus décrit, les données de source sonore apparaissant dans les limites d'un temps prédéterminé, à savoir les données d'entrée de chaque mot d'un nombre prédéterminé h de mots, sont groupés en blocs, et un filtre de codage présentant des caractéristiques optimales est choisi pour chaque bloc. On peut
réaliser ceci en prévoyant, à l'avance, plusieurs filtres de carac-
téristiques différentes, par exemple quatre, et en sélectionnant celui des filtres qui possède les caractéristiques optimales, à
savoir qui permet d'obtenir le taux de compression le plus élevé.
On peut toutefois réaliser une opération équivalente en emmagasi-
nant un ensemble de coefficients de l'élément de prévision 72 du filtre de codage 74 de la figure 18 dans un ensemble de plusieurs
(ici quatre) mémoires de coefficients, et en effectuant une commu-
tation par division du temps et une sélection d'un des coefficients
de l'ensemble.
Le signal de sortie de différence d(n) constituant L'erreur de prévision est transmis via un point d'addition 81 à un élément de compression de bits comprenant un élément (G) de décalage de gain 75 et un quantificateur 76, o une compression est effectuée de façon que la partie indice et la partie mantisse se
trouvant sous l'indication de la virgule décimale flottante corres-
pondent respectivement au gain G et au signal de sortie du quanti-
ficateur 76. Ainsi, il est effectué une requantification dans laquelle les données d'entrée sont décalées par l'élément de décalage 75 d'un nombre de bits correspondant au gain G et un nombre prédéterminé de bits des données ayant subi le décalage de bits sont extraits via le quantificateur 76. Le circuit 77 de
conformation de bruit fonctionne de manière que l'erreur de quanti-
fication apparaissant entre le signal d'entrée et Le signal de sortie du quantificateur 76 soit appliqué au point d'addition 78 et transmis, via un élément 79 de décalage de gain (G-1), à un élément
de prévision 80, le signal de prévision de l'erreur de quantifica-
tion étant renvoyé au point d'addition 81 au titre de signal de soustraction (réaction sur l'erreur). Après cette requantification effectuée par le quantificateur 76 et le renvoi de l'erreur en réaction par le circuit 77 de conformation de bruit, un signal de
sortie d(n) est prélevé sur une borne de sortie 82.
Le signal de sortie d'(n) du point d'addition 81 est la différence obtenue en soustrayant du signal de sortie d(n) le signal de prévision i(n) de l'erreur de quantification, qui vient du circuit de conformation de bruit 77, tandis que le signal de sortie t"(n) fourni par l'élément (G) de décalage de gain 75 est
le produit par le gain G du signal de sortie d'(n) du point d'addi-
tion 81. D'autre part, le signal de sortie a(n) venant du quanti-
ficateur 76 est la somme du signal de sortie d"(n) de l'élément de décalage 75 et de l'erreur de quantification e(n) produite pendant la quantification. L'erreur de quantification e(n) est obtenue du point d'addition 78 du circuit de conformation de bruit 77. Apres
son passage dans l'élément (G-1) de décalage de gain 79 et l'élé-
ment de prévision 80 qui prend la combinaison primaire du nombre R antérieur de signaux d'entrée, l'erreur de quantification e(n) est
transformé en le signal de prévision e(n) de l'erreur de quantifi-
cation. Dans l'opération de codage ci-dessus décrite, les données de source sonore sont transformées en le signal de sortie a(n) du
quantificateur 76 et sont fournies à la borne de sortie 82.
A partir d'un circuit 84 d'adaptation d'intervalle et de prévision, des données de sélection de mode, par exemple les données de sélection du filtre optimal, sont livrées et transmises par exemple à l'élément de prévision 72 du filtre de codage 74 et à une borne de sortie 87, et les données d'intervalle servant à déterminer la quantité de déplacement des bits, ou les gains G et
G-1, sont également délivrées et transmises aux éléments de déca-
lage 75 et 79 et à une borne de sortie 86.
La borne d'entrée 91 du décodeur 90 se trouvant du côté de reproduction reçoit le signal de sortie d(n) en provenance de la borne de sortie 82 du décodeur 70 ou bien le signal 3'(n) qui est obtenu lors de l'enregistrement ou de la reproduction. Ce signal d'entrée a'(n) est fourni à un point d'addition 93 via un élément 92 de décalage de gain (G-) . Le signal de sortie x'(n) du point
d'addition 93 est fourni à un élément de prévision 94 et est trans-
formé par ce dernier en un signal de prévision x'(n), qui est ensuite fourni au point d'addition 93 et additionné au signal de sortie d"(n) de L'élément de décalage 92. Ce signal d'addition forme Le signal de sortie de décodage R'(n) qui est présent sur La
borne de sortie 95.
Les données d'intervalle et le signal de sélection de mode qui sont délivrés, transmis, enregistrés ou reproduits sur les bornes de sortie 86 et 87 du codeur 70 sont apliquées aux bornes d'entrée 96 et 97 du décodeur 90. Les données d'intervalle venant de la borne d'entrée 96 sont transmis à l'élément de décalage 92 afin que le gain G-1 soit déterminé, tandis que les données de sélection de mode venant de la borne d'entrée 97 sont transmises à
l'élément de prévision 94 afin que les caractéristiques de prévi-
sion soient déterminées. Les caractéristiques de prévision de l'éLémentcide prévision 94 sont choisies de façon à être égales à
celles de l'élément de prévision 72 du codeur 70.
Avec le décodeur 90 ci-dessus décrit, le signal de sortie 3"(n) venant de l'élément de décalage 92 est le produit du signal d'entrée d'(n) et du gain G1. D'autre part, le signal de sortie R'(n) venant du point d'addition 93 est la somme du signal de sortie a"(n) de l'élément de décalage 72 et du signal de prévision x'(n). La figure 19 représente l'exemple de données de sortie d'un seul bloc, venant du codeur à compression de bits 70, qui sont constituées de données de tête de 1 byte (données de paramètres concernant La compression, ou sous-données) RF et de données d'échantilLonnage de 8 bytes DAO à DB3. Les données de tête RF sont constituées des données d'intervalle de 4 bits, des données de sélection de mode de 2 bits, ou données de sélection de filtre, et de deux données de drapeau de 1 bit, telles que les données LI indiquant la présence ou l'absence de la boucle et les données E1
indiquant si Le bloc terminal de la forme d'onde est négatif.
Chaque échantillon des données de valeur de hauteur d'onde est représenté après une compression de bits de 4 bits, tandis que 16 échantillons de données de 4 bits DAOH à DB3L sont contenus dans
les données DAO à DB3.
La figure 20 montre chaque bloc des données de valeur de hauteur d'onde ayant subi le codage et la compression de bits quasi-instantanée, qui correspondent à la partie de tête de la
forme d'onde du signal sonore musical représentée sur la figure 2.
Sur la figure 20, seules les données de valeur de hauteur d'onde sont représentées, à l'exclusion de la partie de tête. Alors que, pour des raisons de simplification d'illustration, chaque bloc est formé de 8 échantillons, il pourrait être formé de tout autre nombre d'échantillons, par exemple 16 échantillons. Ceci peut
également s'appliquer au cas de la figure 14.
Le système de codage et de compression de bits quasi-
instanée sélectionne l'un des modes suivants: mode de modulation PCM directe consistant à directement délivrer le signal sonore musical d'entrée, mode de filtrage différentiel primaire ou mode de filtrage différentiel secondaire consistant à délivrer le signal sonore musical par l'intermédiaire d'un filtre, ce qui donne des
signaux ayant le taux de compression le plus élevé, pour trans-
mettre des données sonores musicales qui constituent le signal de sortie. Lors de l'échantillonnage et de l'enregistrement d'un signal sonore musical sur un support d'emmagasinage, par exemple une mémoire, l'extraction de la forme d'onde du signal sonore
musical commence en un point KS de début de production de son.
Lorsque le mode de filtrage différentiel primaire ou secondaire, qui nécessite une valeur initiale, doit être sélectionné au niveau du premier bloc à partir du point KS de début de production de son, il est nécessaire de positionner La valeur initiale en mémoire. IL est toutefois souhaitable de pouvoir se passer de cette valeur initiale. Pour cette raison, des pseudo-signaux d'entrée qui provoqueront La sélection du mode PCM directe sont assignés pendant la période qui précède le point KS de début de production de son,
puis le traitement de signal est effectué, de façon que ces pseudo-
signaux sont également traités.
Plus spécialement, comme on peut le voir sur la figure 20, un bloc ne contenant que des "0"' est placé avant le point KS de début de production de son pour servir de pseudo-signaux d'entrée, et les données "'0" de la partie de tête du bloc subissent une compression de bits et sont appliquées comme signal d'entrée. On peut réaliser ceci en prévoyant un bloc ne contenant que des bits "0" et en l'emmagasinant en mémoire, ou bien en faisant commencer l'échantillonnage du signal sonore musical sur le signal d'entrée ne contenant que des bits "O" qui est placé avant le point de début KS, c'est-à-dire la partie silencieuse qui précède la production du son. Au moins un bloc de pseudo-signal d'entrée est nécessaire dans
tous Les cas.
Les données sonores musicales contenant les pseudo-
signaux d'entrée ainsi formés subissent une compression dans le système de compression de bits et de codage hautement efficace représenté sur la figure 18 et sont enregistrées sur un support d'enregistrement approprié, par exemple une mémoire, et le signal
ainsi comprimé est reproduit.
Ainsi, lors de la reproduction des données sonores musi-
cales contenant le pseudo-signal d'entrée, le mode de modulation
PCM directe est choisi pour le filtre au commencement de la repro-
duction du bloc des pseudo-signaux d'entrée, si bien qu'il devient inutile de prépositionner des valeurs initiales pour les filtres
différentiels primaires ou secondaires.
Il se pose un problème concernant le retard apporté à l'instant de début de production du son par le pseudo-signal d'entrée lors du début de la reproduction, lequel signal est silencieux, puisque les données sont entièrement constituées par des zéros. Toutefois, ceci n'est pas gênant, car, avec une
fréquence d'échantillonnage de 32 kHz et un bloc de 16 échan-
tillons, le retard apporté à la production du son est d'environ
0,5 ms, ce qui ne peut pas être discerné par l'oreille.
Dans le même temps, pendant la formation des données de boucl>ge, la continuité aux points de jonction de la forme d'onde de bouclage peut se détériorer du fait du caractère grossier de la fréquence d'échantillonnage, lorsqu'on la compare avec la période
de répétition de la forme d'onde du signal.
On se reporte à la figure 21. Un domaine de bouclage LP' correspondant à une forme d'onde répétitive, qui a été obtenu à partir des seuls échantillons réels par échantillonnage de La forme d'onde du signal de période prédéterminée (comme indiqué par des cercles blancs), comporte des échantillons réels au poirnt de début de
bouclage LPS et au point de fin de bouclage LPE. Lors du raccorde-
ment du point de début de bouclage LPs et du point de fin de bouclage LPE', il n'arrive pas souvent que le point de début LPs ait une valeur de hauteur d'onde proche de la valeur de hauteur d'onde du point de fin LPE', si bien qu'une discontinuité se produit dans de nombreux cas entre le point de début LPS et le point de fin LPE', comme indiqué sur la forme d'onde raccordée représentée par la ligne en trait continu de la figure 22. On préfère donc interpoler les données de forme d'onde qui sont
formées par les échantillons réels de manière à produire des échan-
tillons interpolés, afin de trouver le point de début de bouclage LPS et le point de fin de bouclage LPE, contenant les points des échantillons interpolés, qui possèdent les valeurs de hauteur d'onde les plus proches l'une de l'autre, et d'utiliser ces points comme points de jonction des formes d'onde. On réaliser ceci dans le bloc de correction de base de temps 17 du mode de réalisation ci-dessus mentionné, de manière à effectuer la normalisation de la hauteur de son avec une résolution temporelle qui est plus courte
que la période d'échantillonnage. Si l'on n'effectue pas de norma-
lisation de la hauteur de son, il est possible d'emmagasiner les échantillons réels ci-dessus mentionnés dans une mémoire et d'effectuer une opération d'interpolation pendant la Lecture ou la
reproduction des données afin de produire des échantillons inter-
polés pour améliorer la continuité de la forme d'onde.
Lorsqu'on doit reproduire la forme d'onde d'un son musical ayant la hauteur de son de la touche qui a été enfoncée sur le clavier, sur la base des données de source sonore de hauteur de son prédéterminée emmagasinées dans une mémoire d'un dispositif source sonore d'échantillonnage ordinaire, c'est-à-dire ce que l'on a appelé un échantillonneur, il devient nécessaire d'effectuer une conversion de la hauteur de son pour produire des sons de diverses hauteur. Lorsqu'un système d'interpolation du type suréchantillonnage est employé pour ce système de conversion de hauteur de son, il est possible de réaliser le concept technique ci-dessus mentionné sans accroître l'équipement matériel, pour produire des échantillons interpolés. La figure 23 illustre le système de conversion de hauteur de son qui peut être effectué avec cette interpolation, o l'intervalle de prise des échantillons d'interpolation obtenus lors d'unsuréchantillonnage quadruple est modifié pour réaliser la conversion de hauteur de son. Dans l'exemple de la figure 23, on prend un échantillon sur cinq parmi tous Les échantillons, qui sont constitués des échantillons réels, indiqués par des repères en forme de cercles, de la forme d'onde initiale A, et des échantillons interpolés, indiqués par des repères X, produits par suréchantillonnage quadruple de chacun des échantillons réels, et on arrange les échantillons ainsi pris avec la période d'échantillonnage initiale Ts de manière à produire une forme d'onde à hauteur de son convertie B. Dans ce cas, la fréquence passe au 5/4ème de la fréquence initiale. Alors que la hauteur de son a été élevée dans l'exemple de la figure 23, on peut également l'abaisser en prenant par exemple un échantillon sur trois. On peut également améliorer la résolution en augmentant le nombre des multiples du suréchantillonnage. Par exemple, on peut concevoir, pour des applications pratiques, un suréchantillonnage 256-tuple. La figure 24 représente un circuit permettant de réaliser
la conversion de la hauteur de son grâce à l'opération d'interpola-
tion représentée sur la figure 23.
Sur la figure 24, une mémoire 101, par exemple une ROM, dans laquelle des données de source sonore sont emmagasinées, délivre des données de source sonore en fonction de données
d'adresse emmagasinées dans un générateur d'adresses 102. Ce géné-
rateur d'adresses reçoit des données de hauteur de son utilisées pour la détermination du taux de conversion de hauteur de son à partir d'un générateur 103 de données de hauteur de son, en même temps que lui sont également fournies des données provenant d'un registre 107a de données subsidiaires, d'un registre 107b d'adresse de début de boucle et d'un registre 107c d'adresse de fin de boucle. Sur la base de ces données, les données d'accès ci-dessus
mentionnées permettant d'accéder à la mémoire 101 sont produites.
Le registre 107a de données subsidiaires, Le registre 107b d'adresse de début de boucLe et le registre 107c d'adresse de fin de boucle reçoivent des données respectives à partir des données de source sonore. Le registre de données subsidiaires 107a sert à emmagasiner les données de tête FR représentées sur La figure 19, sur une base d'un bloc à la fois, tandis que le registre 107b d'adresse de début de boucle et le registre 107c d'adresse de fin de boucle servent à emmagasiner les adresses du point LPS du début de bouclage et du point LPE de fin de bouclage. Les données de sortie venant du registre de données subsidiaires 107a et des registres d'adresses de début et de fin de boucle 107b et 107c sont fournies au générateur d'adresse 102, ainsi qu'à un convertisseur 106 d'adresses de coefficients. Les données de hauteur de son
venant du générateur 103 de données de hauteur de son sont égale-
ment fournies au convertisseur 106 d'adresses d'une mémoire ROM de coefficients. Sur la base de ces données de sortie, la mémoire ROM
de coefficients 105 transmet des coefficients préalablement emmaga-
sinés à un filtre d'interpolation 104 de manière à fixer les carac-
téristiques de filtrage du filtre d'interpolation 104. Ce filtre d'interpolation est formé par exemple par un nombre n d'unités de retard DL1 à DLn et d'unités de multiplication Pl à Pn, et il reçoit des données de source sonore de la part de la mémoire ROM 101. Les données de source sonore introduites dans le filtre d'interpolation 104 sont converties en hauteur de son par le filtre d'interpolation 104, puis sont transformées en données analogiques dans un convertisseur numérique-analogique (D/A) 108 avant d'être délivrées, comme signal de source sonore, à une borne de
sortie 109.
La figure 25 montre un exemple d'adresse de début de boucle et d'adresse de fin de boucle extraites des registres 107b et 107c respectivement, lorsqu'on suppose qu'un bloc est formé de plusieurs échantillons consécutifs. Lorsqu'on peut supposer que l'échantillon du point de début de boucle LPS est nécessairement placé à la position de tête du bloc, seul le numéro du bloc suffit comme adresse de début de boucle. Lorsque le bouclage commence sur un échantillon optionnel du bloc, un numéro d'échantillon interne au bloc devient nécessaire, comme indiqué par la Ligne en trait interrompu de La figure 25. Dans l'adresse de fin de boucle, se trouve non seulement le numéro de l'échantillon interne au bloc, mais aussi des données indiquant les points d'interpolation se trouvant entre les échantillons. De cette manière, on peut réaliser
un bouclage de haute résolution contenant les échantillons inter-
polés par un procédé analogue à celui utilisé pour la conversion de
hauteur de son ci-dessus mentionnée. Dans le cas d'un suréchantil-
lonnage 256-tuple par exemple, le domaine de bouclage LP peut être
fixé avec une résolution de 1/256ème de la période d'échantillon-
nage TS, si bien que la résolution de la jonction des formes d'onde peut être améliorée dans le rapport de 1/256 environ. De plus, avec
un système de source sonore faisant appel à un système de conver-
sion de hauteur de son du type suréchantillonnage, on peut
appliquer l'invention sensiblement sant ajouter d'éléments maté-
riels et tout en obtenant une jonction régulière de la forme d'onde
et une réduction du bruit de bouclage.
Avec le procédé ci-dessus décrit de production des données de source sonore pour lesquelles une amélioration est obtenue en ce qui concerne les discontinuités susceptibles d'apparaitre sur les points de répétition et avec la particularité
* selon laquelle les données de forme d'onde d'une période prédé-
terminée, qui sont constituées par plusieurs échantillons réels d'une période d'échantillonnage prédéterminée Ts, indiqués par des cercles sur La figure 21, sont interpolées de manière à produire plusieurs échantillons interpolés, indiqués par X sur la figure 21, l'échantillon se trouvant sur l'échantillon interpolé qui possède la valeur de hauteur d'onde la plus proche de la valeur de hauteur d'onde est adopté comme échantillon de raccordement de la forme d'onde répétitive. Sur La figure 21, le point de début de bouclage LPs du domaine de bouclage Lp correspondant à la forme d'onde répétitive est l'échantillon réel, tandis que le point de fin de bouclage LPE possédant la valeur de hauteur d'onde la plus proche de la valeur de hauteur d'onde du point de fin de bouclage LPE' est l'échantillon interpolé. Ceci est dûi au fait que la valeur de la hauteur d'onde de l'échantillon interpolé ci-dessus indiqué est plus proche de la valeur de hauteur d'onde du point de début de bouclage LPS que la valeur de hauteur d'onde de l'échantillon réel du point de fin de bouclage LPE' du domaine de bouclage LP' formé
seulement à l'aide d'échantillons réels selon la technique anté-
rieure. Pour raccorder le point de début LPS et le point de fin LPE, on trouve par interpolation, comme représenté sur la figure 22, des échantillons interpolés, indiqués par X, afin de former une forme d'onde de signal indiquée par la ligne en trait interrompu de la figure 22, de façon que la période d'échantillonnage ne soit pas perturbée lors du retour du point de fin de bouclage au point de
début de bouclage.
Dans le procédé ci-dessus décrit permettant de produire les données de la forme d'onde, on utilise comme points de connexion, c'est-à-dire pour le point de début de bouclage et le
point de fin de bouclage, des données de la forme d'onde répéti-
tive, non seulement les échantillons réels des données de la forme
d'onde, mais aussi les échantillons interpolés obtenus par inter-
polation des échantillons réels, avec, pour résultat, que la continuité de la forme d'onde est améliorée au niveau des points de raccordement de la forme d'onde, comme cela est indiqué par la
ligne en trait interrompu de la figure 22.
On notera que les traitements ci-dessus mentionnés, comme
la conversion de hauteur de son, la conversion de taux d'échantil-
lonnage ou le suréchantillonnage, peuvent être placés dans la caté-
gorie des conversions linéaires de signaux du premier ordre. Dans ces conversions Linéraires, la pratique classique consiste à remplir L'intervalle existant entre des données distinctes grâce à des filtres d'interpolation ou des filtres FIR. Il est nécessaire de disposer d'un nombre de filtres d'interpolation qui est égal à celui des points d'interpolation entre échantillons. Ainsi, il faut 256 ensembles de filtres pour effectuer un suréchantillonnage 256-tuple. Il faut que le groupe de filtrage formé des 256 ensembles de filtres possède un degré suffisant d'adaptation en
ce qui concerne Les caractéristiques de filtrage. Des caractéris-
tiques d'amplitude non adaptées entre les filtres du groupe de filtrage constituent en elles-mêmes le bruit de conversion de hauteur
de son ou le bruit de rejection produit par chaque filtre séLec-
tionné. Puisque ce type de bruit numérique possède des caractéris-
tiques de fréquence particulières qui sont différentes de celles du bruit blanc habituel, l'oreille l'entend péniblement, même si Le niveau sonore est faible. Par conséquent, dans de nombreux cas, les performances du système dans son ensemble sont commandées par les caractéristiques du bruit de hauteur de son. Ainsi, lorsqu'on conçoit un filtre de conversion de hauteur de son, il est impératif de faire en sorte que le bruit de conversion de hauteur de son
soit minimisé.
Récemment, on a été amené à utiliser fréquemment, dans le domaine des appareils électriques acoustiques, la conversion de la hauteur de son, par exemple suréchantillonnage ou conversion du taux d'échantillonnage. Ce type de traitement appartient aux transformations linéaires de signaux du premier ordre et on peut estimer qu'il s'agit de la version au premier ordre de la transformation affine fréquemment employée dans le traitement des images. Dans le cas de signaux du premier ordre, il existe une certaine marge de tolérance pour le temps de calcul. Ainsi, on remplit assez strictement, par une opération arithmétique, les intervalles existant entre les données distinctes. Il est
récemment devenu possible, avec le progrès en matière d'équipe-
ments, de faire une interpolation entre les échantillons avec une résolution élevée, par exemple par un suréchantillonnage dont le
taux vaut 256 fois Le taux d'échantillonnage de l'unité consti-
tuant la source sonore.
Toutefois, l'utilisateur en a été amené à accomplir des tâches plus fastidieuses pour le son que pour l'image et il ne tolère pas que le traitement du son soit incomplet. Bien qu'il soit possible, pour l'unité de source sonore, de faire une interpolation entre échantillons avec cette haute résolution, il est difficile, pour des contraintes de coût, de prévoir un nombre suffisant de
prises pour réaliser un suréchantillonnage 256-tuple.
Dans ces conditions, le bruit de conversion de hauteur de son, ou bruit de rejection, jusqu'ici négLigé, est devenu un problème. Toutefois, dans l'état actuel de la technique, il ne s'est dégagé aucun procédé utiLe du point de vue pratique pour réaliser un filtre de conversion de hauteur de son offrant des
propriétés supérieures pour le nombre donné de prises, par compa-
raison avec un filtre FIR. Puisque La bonne manière de faire-
(know-how) concernant la réalisation du filtre de conversion de hauteur de son n'était pas disponible à ce stade précoce, personne n'a réussi à réaliser un filtre qui présente un bruit réduit de
conversion de hauteur de son.
La demanderesse a réalisé, à titre d'essais, divers filtres n'ayant pas de bruits numériques malgré l'utilisation de filtres d'interpolation pour La conversion de La hauteur de son de données de source sonore, et elle a découvert, à La suite d'un jugement d'ensemble porté sur ces filtres, un point qui commande les caractéristiques des filtres d'interpolation utilisés pour la
conversion de hauteur de son.
La demanderesse est donc parvenu, après bien des essais et des erreurs, à montrer que L'adaptation des caractéristiques des filtres présents dans le groupe de filtrage est plus importante que les caractéristiques des filtres particuliers, et que, en deuxième lieu, L'adaptation des caractéristiques des filtres agit sur Les caractéristiques de la région de coupure des filtres passe-bas FIR, c'est-à-dire que, en d'autres termes, il est plus souhaitable d'avoir moins d'ondulations dans la région de coupure Lorsqu'on veut produire un groupe de filtres possédant des caractéristiques favorables. Eu égard à ce qui précède, il est proposé un filtre d'interpolation comprenant un nombre m de filtres du nème ordre servant à trouver des données numériques en un nombre m de points d'interpolation présents dans une période d'échantillonnage relative à une fréquence d'échantillonnage fs, afin de produire des données interpolées à partir de données numériques d'entrée d'une fréquence d'échantillonnage fs avec la résolution d'une fréquence d'échantillonnage m-tuple m.fs, o les m fiLtres du nme ordre ont
des caractéristiques d'amplitude identiques.
Les filtres d'interpolation ont des caractéristiques d'amplitude cohérentes, tandis qu'ils ne varient que par leur S05 caractéristiques de phase, si bien qu'aucun bruit n'est produit
pendant la commutation entre filtres.
On va maintenant expliquer, en relation avec la figure
26, la structure de base typique du filtre d'interpolation possé-
dant les particularités ci-dessus mentionnées.
La figure 26 représente un filtre du nme ordre constitué d'un nombre n de multiplicateurs de coefficients 151, d'un nombre (n-1) d'unités de retard 152 et d'une unité d'addition de produits 153. Des données numériques d'entrée possédant une fréquence d'échantillonnage fs sont appliquées à une borne d'entrée 154, sont retardées en ce qui concerne les échantillons par les (n-1) unités
de retard 152 et sont multipliées, en ce qui concerne les échan-
tillons, par les coefficients des multiplicateurs 151. Les signaux de sortie sont additionnés ensemble dans l'unité 153 d'addition de
produits avant d'être délivrés sur une borne de sortie 156.
Pour produire des données interpolées à partir des
données numériques d'entrée ci-dessus mentionnées avec la résolu-
tion de la fréquence d'échantillonnage m-tuple m.fs, on recherche les données numériques relatives aux m échantillons d'interpolation
présents dans la période d'échantillonnage de La fréquence d'échan-
tillonnage fs. Ainsi, les m filtres d'interpolation du nme ordre
sont conçus de manière à avoir les mêmes caractéristiques d'ampli-
tude, si bien que les données numériques produites par les filtres du nème ordre se révèlent être des données interpolées qui sont exemptes de bruits numériques. Les m filtres du nème ordre sont équivalents aux m ensembles ou groupes de coefficients, chaque ensemble de coefficients comportant les m coefficients. On va expliquer ci-après le principe de la réalisation des filtres
d'interpolation permettant la transformation de la hauteur de son.
Par "transformation de la hauteur de son", on entend ici une transformation linéaire de la forme d'onde sur l'axe temporel, à savoir: y (t) x (at+b) (15) o x(t) désigne le signal initial et y(t) le signal ayant subi la transformation de hauteur de son. On peut estimer que la formule
(15) ci-dessus est une version du premier ordre de la transforma-
tion affine. Si x(t) et y(t) sont des quantités continues, on peut facilement faire la transformation de x en y à partir de cette formule. Toutefois, en pratique, ceci n'est pas aussi facile, puisque x(t) représente des quantités distinctes échantillonnées, c'est-à-dire que la quantité x(t) qui est nécessaire au calcul de
y(t) ne se trouve pas nécessairement sur les points d'échantil-
lonnage. Dans ce cas, il est nécessaire de calculer de manière appropriée des valeurs interpolées à partir de plusieurs points
d'échantillonnage voisins.
Par conséquent, dans la conversion de la hauteur de son, on interpole les échantillons sur plusieurs points situés entre eux. Par "suréchantillonnage octuple", on entend l'interpolation de deux échantillons sur 8 points situés entre eux. Avec l'unité de source sonore ci-dessus, on effectue une interpolation à 256 étages dans le but d'assurer une définition suffisante pour la hauteur de son. Les étages d'interpolation sont ici rapportés à la résolution R. Ainsi, avec l'unité de source sonore ci-dessus, on a R=256. En d'autres termes, les données interpolées produites avec cette résolution R sont produites à partir des données numériques d'entrée possédant la fréquence d'échantillonnage fs avec une
fréquence d'échantillonnage qui vaut m fois la fréquence d'échan-
tillonnage fs, soit m.fs.
On peut calculer ces valeurs interpolées en prévoyant un filtre non cyclique ou FIR du nme ordre en chacun des m points d'interpolation. On prévoit donc un nombre m d'ensembles de filtres FIR du nème ordre fi(t), o i=O, 1, 2,..., m-1, et t est une variable qui peut être modifiée d'un nombre égal au nombre des ordres. Lorsqu'on trouve les kème points d'interpolation, on calcule la convolution avec la valeur d'entrée de source x(t), soit: Itfk(T).X(t-) (16) T en utilisant, parmi les m ensembles de filtres FIR du n me ordre, ème Le kme filtre FIR fk(t), afin de trouver La valeur du point
d'interpolation x(t+k/m).
Un groupe de filtres est formé par les m ensembles des filtres FIR du nme ordre fi(t) dans leur ensemble. La réalisation du filtre d'interpolation permettant la conversion de la hauteur de son est équivalente à la réalisation du groupe de filtres. On va maintenant donner la condition nécessaire pour que le groupes de
filtres fonctionne comme filtre de conversion de hauteur de son.
Pour simplifier l'explication, on supposera que l'inter-
valle d'échantillonnage (ts=l1fs) est égal à l'unité. Pour que le kème filtre FIR fk(t) fasse fonction du filtre d'interpolation, il faut que la réponse de ce kème filtre FIR fk(t) satisfasse la formule (17), à savoir: y(t + (k/m)) ú f.(). x(t- r) (17) Si l'on applique la transformation de Fourier aux deux membres de cette formule, on obtient: Y(a)exp(j wk/m) =Fk(w).X() (18) Pour permettre la distinction vis-à-vis de l'indice i, on désignera par j le nombre complexe imaginaire pur (-1)1/2. Alors, Y()) =Fk(.)exp(-j 0k/).X(X) (19) Puisque la formule (19) doit être valable pour chacun des filtres FIR du nème ordre, si l'on pose: F,(o) pFk(o)exp(- J. k/) (20) on a alors la formule suivante: Pk(o)-Fo()exp(j k/M) (21) Cette formule (21) est la formule de base relative à un kme filtre arbitraire du groupe de filtres. Aussi Longtemps que les filtres FIR du n meordre du groupe de filtres satisfont, dans Leur ensemble, la formule (21), il ne peut être produit aucun bruit de conversion de hauteur de son. Les caractéristiques du groupe de filtres lui-même, comme Les caractéristiques d'ondulation et de
coupure, dépendent des caractéristique de fo(t).
On va réécrire la formule (21) ci-dessus dans le domaine temporel. Il faut noter que le kème filtre FIR fk(t) représente en effet une quantité discrète. Si le coefficient de la qème prise du kème des filtres FIR du nme ordre fk(t) est exprimé sous la forme fk(q), on peut écrire: f (t) = f k (q) 6 (t-q) (22) q En déveLoppant la transformée de Fourier, on obtient: Fa()= E fk (q)exp(-jqe) (23) q o qu'iL n'est pas tenu compte du créneLage ou du pliage. En portant la formule (23) dans la formule (21), on obtient: E fk (q)exp(-j W (q- (k/m))- ú fo (q)exp(-j q) (24) q q X On peut obtenir les coefficients des prises de tous les
filtres FIR de ce groupe de filtres en résolvant cette équation.
Bien qu'on puisse obtenir ce groupe de filtres en résol-
vant l'équation (24) ci-dessus, il reste que la résolution de cette équation est très difficile. Par conséquent, dans la réalisation d'un groupe de filtres réels, on le produit à partir d'un unique
filtre passe-bas prototype. Ainsi, on considère qu'un filtre passe-
bas FIR du (n.m)&e ordre, soit gCt, dont la fréquence de coupure n'est pas supérieure à 1/m&me de la fréquence d'échantillonnage, c'est-à-dire n'est pas supérieure à fs/m, comme cela est représenté
sur la figure 27.
Le filtre de La figure 27 est constitué d'un nombre
(m.n-1) d'unités de retard 163, d'un nombre (m.n) de multipli-
cateurs 164 et d'un amplificateur d'addition 165. Des données numériques d'entrée ayant la fréquence d'échantillonnage fs sont appliquées à une borne d'entrée 161 et, après avoir été retardées, en ce qui concerne les échantillons, par les unités de retard 163, sont multipliées, en ce qui concerne les échantillons, par les coefficients des multiplicateurs 164. Les signaux de sortie des
multiplicateurs 164 sont additionnés par l'amplificateur d'addi-
tion. Ainsi, on peut obtenir les m ensembles de coefficients des filtres du nème ordre représentés sur la figure 26 à l'aide du
filtre de la figure 27.
Il est également possible, avec le filtre de la figure 27, de produire le nombre m ci-desssus mentionné d'ensembles de filtres du neme ordre en prenant les m filtres de même coefficient et en constituant les filtres du nJe ordre à partir de ces m filtres. Avec les m ensembles de filtres du nme ordre fh(t) que l'on produit en extrayant du filtre passe-bas FIR g(t) ci-dessus, chaque mème coefficient, h valant O, 1,..., (m-1), on obtient un ème nombre n d'ensembles de filtres du nme ordre: fh(t) g(mt + h)(25) âme Le groupe de filtres de ces m ensembles de filtres FIR du nème ordre fh(t) satisfait par nature les conditions ci-dessus mentionnées qui sont propres au filtre de conversion de hauteur de
son.
(l/.)G C(û/m) (26) On peut réaliser assez facilement le filtre de conversion de hauteur de son à l'aide de la formule (26). Toutefois, on ne peut parfois pas obtenir des caractéristiques suffisantes lors d'essais effectués avec un filtre réalisé en pratique. Cette défaillance dans le fonctionnement du filtre peut être attribuée aux difficultés qu'il y a à concevoir le filtre passe-bas FIR avec un nombre fini de prises. Cette défaillance devient plus forte pour
une résolution R plus élevée du filtre FIR.
Les caractéristiques de fréquence du groupe de filtres produit à partir du filtre passe-bas FIR g(t) peuvent être exprimées par: F( (l/) G ( X /m) exp (j w h/") (27) A partir de cela, on peut voir que les caractéristiques de Fo(w) sont celles de G(t) qui a été dilaté (expansion) m fois suivant l'axe des fréquences. Pour cette raison, afin que la
fréquence de coupure du filtre passe-bas FIR qui a subi la trans-
formation de Fourier ne soit pas supérieure à la moitié de la fréquence d'échantillonnage, c'est-à-dire ne soit pas supérieure à fs/2, la fréquence de coupure du filtre passe-bas FIR G(ow) qui a subi la transformation de Fourier ne doit pas être supérieure à 1/2m fois la fréquence d'échantillonnage, c'est-à-dire ne soit pas
supérieure à fs/2m.
D'autre part, les composantes de fréquence du filtre
passe-bas FIR G(w) dont la fréquence de coupure n'est pas infé-
rieure à 1/2m fois la fréquence d'échantillonnage, c'est-à-dire n'est pas inférieure à fs/2m, apparaissent, d'une manière qui n'est
pas exceptionnelle, sous la forme d'un crénelage portant sur Fo(").
Ces composantes de crénelage présentent des composantes de phase
différentes d'un filtre à l'autre. Cette différence peut se trans-
former en une différence portant sur les caractéristiques des filtres, et produire ainsi le bruit de conversion de hauteur de son. Ainsi, on peut voir que plus la résolution F du groupe de filtres est élevée, et plus faible devient la fréquence coupure demandée pour le filtre passe-bas FIR ci-dessus mentionné. Avec un nombre insuffisant d'ordres n pour les filtres, on ne peut pas
obtenir des caractéristiques de filtrage complètement satisfai-
santes, à moins que le filtre ne soit conçu de manière plus ingénue, puisqu'il est généralement difficile de produire des
filtres ayant une fréquence de coupure extrêmement basse ou extré-
mement élevée.
Alors que l'effet du crénelage n'a pas été pris en consi-
dération dans la conception du filtre ci-dessus mentionnée, on va considérer le rôle des composantes de crénelage jusqu'au premier
ordre, dans les explications suivantes. Puisque les caractéris-
tiques de fréquence du filtre FIR fh(t) sont généralement repré-
sentées par une fonction paire prenant une valeur réelle, les
caractéristiques de fréquence de la fonction FIR F(w) sont égale-
ment représentées par une fonction paire prenant une valeur réelle.
Si, par simplification, on ne considère que la partie O<W, les caractéristiques de fréquence du filtre FIR fhCt) ci-dessus mentionnées, contenant le crénelage jusqu'au premier ordre, peuvent être exprimées par: Fh(o) =P-h( +) +F,(û +2i) (28) En portant l'équation (27) dans l'équation (28), on obtient: PF(>) exp(j mh/,) (Po (O)-R(w)exp(2t Jh/m)) (29) o R() est fixé de manière que: R(as) = (1/I)G((O +2z)/") (30)
Le terme R(w) exp(2!jh/m) de l'équation (29) représente une compo-
sante d'erreur, qui n'est autre que la caractéristique de fréquence du filtre passe-bas FIR. Ce terme est reponsable du bruit, puisqu'il fait que les caractéristiques de filtrage changent d'un filtre à l'autre. Si l'on considère que les quantités F(O) et R(W) du filtre FIR représentent des nombres réels, la valeur maximale de cette erreur devient: A F = max(A) m i n (A.)2 l R() Il (31) o A-F0(u)+.R(u)exp(27r.jk/m). Ainsi, la vaLeur maximale de
l'erreur est le double de la norme de R(W).
A partir de ce qui a été indiqué ci-dessus, on voit que, avec l'inégalité suivante: A F =2 11 RI) Il <2-N' (32) o Nb représente la longueur de bits du coefficient du filtre, le bruit de conversion de hauteur de son peut être maintenu dans les limites du bruit de quantification. Puisque Nb=12 dans l'unité de source sonore ci-dessus mentionnée, il est nécessaire que le gain de l'intervalle de coupure soit tel que: Il R(wX) l < (2-'b/2)--78[dB] (33) D'autre part, un décalage maximal des caractéristiques de filtrage se produit entre deux ensembles de filtres écartés l'un de
l'autre de m/2, puisque la phase de R(w) s'inverse à ce moment.
Dans la conversion de hauteur de son, ceci peut se produire lorsque la hauteur de son s'élève de cinq points ou s'abaisse d'un octave,
si bien que les ensembles de filtres ci-dessus sont plus suscep-
tibles d'être sélectionnés en alternance.
Ces conditions relatives à la région d'invalidation sont
assez sévères par comparaison avec la conception d'un filtre ordi-
naire. Pour la conception d'un filtre ordinaire, on ne tente pas de supprimer les ondulations de la région d'invalidation dans une aussi grande mesure, mais on tente simultanément d'améliorer les caractéristiques de coupure. Toutefois, si le rapport signal-bruit correspondant à la longueur de bits du coefficient de filtrage du filtre de conversion de hauteur de son doit être obtenu, il faut que les conditions ci-dessus mentionnées soient satisfaites au détriment de toute autre condition.
On va maintenant présenter un résumé de La technique ci-dessus décrite de conception du filtre de conversion de hauteur
de son.
Pour un filtre de conversion de hauteur de son fhCt) possédant la résolution R et le nombre d'ordres n. chaque filtre de l'unité de filtrage doit satisfaire les caractéristiques: PFh( X) o() exp(j < h/m) (34) On peut produire l'unité de filtrage en extrayant du filtre passe- bas du (n.m)ème ordre chaque mème coefficient et en
disposant séquentieLLement les coefficients ainsi extraits.
Pour assurer la coïncidence des caractéristiques du groupe de filtres et pour supprimer le bruit de conversion de
hauteur de son, iL suffit de supprimer le gain de la région d'inva-
lidation du filtre passe-bas prototype, si bien que: I R() I| < (2 -Nb/2) (35)
Lorsqu'iL est appliqué à l'unité de source sonore repré-
sentée sur la figure 1, le filtre d'interpolation reposant sur Le
procédé de conception ci-dessus décrit est employé comme conver-
tisseur de hauteur de son 131.
Ainsi, comme ci-dessus décrit, Le convertisseur 131 convertit La hauteur de son du signal analogique, au moment de sa
conversion à partir du signal Sd, en une hauteur de son qui corres-
pond à la touche actionnée du clavier, par un suréchantillonnage
256-tuple du signal Sd, cette opération étant suivie d'un rééchan-
tillonnage, et, par conséquent, sans modification de la fréquence
d'échantillonnage du signal Sd.
Le filtre d'interpolation ci-dess's mentionné comporte un filtre d'amincissement en coin, qui, finalement, amincit en coin
les données d'échantillonnage.
Pour Le filtre d'interpolation ci-dessus décrit, Les caractéristiques d'amplitude des filtres du groupe de filtres d'interpolation coincident entre elles, si bien qu'on peut éliminer Le bruit qui aurait, sinon, été produit au moment de la commutation entre filtres. On peut donc reproduire le son d'échantillonnage
avec un rapport signal-bruit extrêmement élevé.
Dans le même temps, pour améliorer La continuité entre le point de début de bouclage et le point de fin de bouclage du domaine de bouclage, dans le mode de réalisation ci-dessus décrit, on forme les paramètres associés au point de début de bouclage sur la base des données relatives aux points de début de bouclage et de fin de bouclage. Selon une autre possibilité, on peut utiliser des données de modulation PCM directe pour plusieurs blocs du bLoc de
début de bouclage.
De façon générale, le procédé de compression et de codage des données de source sonore comprend Les opérations consistant à former des mots de données comprimées et des paramètres relatifs à la compression à partir de données numériques correspondant à une partie de forme d'onde analogique ayant un nombre prédéterminé de périodes, les blocs comportant chacun un nombre prédéterminé d'échantillons au titre d'unités, à former un ou plusieurs blocs de codage de compression comportant chacun un nombre prédéterminé des
mots de données comprimées et les paramètres associés, et à emma-
gasiner les blocs de codage de compression dans un support d'emma-
gasinage, l'amélioration apportée par L'invention résidant dans le fait que des mots à modulation PCM directe sont emmagasinés en un nombre prédéterminé de mots de tête du premier bloc de codage de compression ou d'au moins le premier des blocs de codage de compression. On se reporte maintenant à la figure 28. Le domaine de bouclage LP correspond à un nombre prédéterminé de périodes de la forme d'onde analogique, et le nombre prédéterminé des mots de tête du premier bloc de codage de compression BL du domaine de bouclage LP sont des mots WST modulés par PCM directe. Le nombre de mots modulés par PCM directe peut ne pas être inférieur au nombre des
ordes au moment du codage de compression.
Concurremment, on notera que l'expression "au moins le
premier bloc" signifie que les blocs sont traités dans leur entiè-
reté dans le sens ci-dessus.
Avec le système de compression et de codage de données de source sonore, le nombre prédéterminé de mots de tête du premier bloc ou d'au moins le premier de plusieurs blocs, obtenus Lors du codage de compression des données de forme d'onde d'un nombre prédéterminé de périodes correspondant à un domaine de bouclage,est constitué par des mots moduLés par PCM directe. De cette manière, Lors du raccordement des points de bouclage pendant le bouclage, Les mots modulés par PCM directe peuvent être utilisés directement comme données de point de début de bouclage, si bien qu'il n'est pas nécessaire de faire des prévisions à partir des données se trouvant dans le voisinage du point de fin de bouclage et que, par
conséquent, on peut éliminer les données passées.
On a présenté ci-dessus une description de structure et
de fonctionnement pour la production et l'enregistrement, c'est-à-
dire l'emmagasinage sur la mémoire, des données de source sonore.
On va expliquer ci-dessous la structure et le fonctionnement du
côté reproduction, c'est-à-dire du côté de la lecture et du déco-
dage, par exemple le bouclage, de données de source sonore prove-
nant de la mémoire, en vue de la production de signaux sonores musicaux de sortie. Le dispositif du côté reproduction peut être
utilisé seul comme dispositif source sonore.
La figure 29 est un schéma de circuit de principe montrant un exemple pratique du dispositif de reproduction de données de source sonore ou du dispositif source sonore, permettant de lire des données de source sonore produites au cours du processus ci-dessus décrit et emmagasinées dans une mémoire 211 de données de source sonore (SD) et d'effectuer le décodage dans le décodeur 90
de la figure 28 ou le bouclage ci-dessus mentionné.
Comme on peut le voir sur la figure 29, des données de source sonore sont fournies par un moyen 210 d'alimentation en données de source sonore à une mémoire 213 contenant la mémoire 211
et une mémoire de données d'adresse 212. Le moyen 210 d'alimienta-
tion en données de source sonore peut être le dispositif de produc-
tion et, ou bien, d'enregistrement de données de source sonore ci-dessus mentionné lui-même ou bien un dispositif de reproduction 263945u du support d'enregistrement, par exempLe un disque optique, un
disque magnétique ou une bande magnétique.
L'élément de décalage 92, le point d'addition 93 et l'élément de prévision 94 contenus dans le décodeur 90 de la figure 28 correspondent respectivement à un élément de décalage 232, un point d'addition 233 et un élément de prévision 234 sur La figure 29. Ainsi, le circuit de la figure 29 effectue principalement l'opération de décodage réalisée dans le décodeur 90 de la figure
18. Les données de source sonore décodées sont traitées par addi-
tion d'enveloppe, application de réverbération ou d'écho et sont transmises via un circuit de sourdine 236 à un convertisseur numériqueanalogique (D/A) 237 de manière à être reproduites par un
haut-parleur 238 sous forme du signal sonore musical analogique.
Le circuit de la figure 29 possède un générateur
d'adresses 220 qui répond à l'actionnement d'une touche en effec-
tuant la lecture des données de source sonore emmagasinées dans la mémoire 213 et une lecture du bouclage. Ce générateur d'adresses 220 possède un registre d'adresse 221 permettant d'extraire des données SA d'adresse de début de données dans la mémoire 212 de données d'adresse (SA), un compteur d'adresse 222 chargé au moyen des données d'adresse et répondant à des signaux d'horloge en effectuant un comptage, et un multiplexeur 223 recevant le signal de sortie d'adresse du compteur d'adresse 222. Une borne de commande de chargement, ou une borne de commande présente, du compteur d'adresse 222 reçoit une impulsion de cadencement CPA de La part d'une borne 224, par l'intermédiaire d'une porte ET 225, qui est commandée par le signal de sortie d'une porte OU 226. Un
générateur 228 d'adresses de répertoire est placé dans le géné-
rateur d'adresses 220 et le signal de sortie d'adresse du
générateur d'adresses de répertoire 228 est transmis au multi-
plexeur 223. Le sign-l de sortie d'adresse de répertoire ou Le
signal de sortie d'adresse du compteur d'adresse 222 est séLec-
tionné par le multiplexeur 223, et il est fait accès à La mémoire
213 à l'aide du signal de sortie d'adresse du multiplexeur 223.
Un registre 214 de données subsidiaires extrait les données de tête, c'est-à-dire les données des paramètres concernant 263945u La compression ou les sous-données, au moment o L'impulsion de cadencement CPB telle que ci-après décrite est fournie à une borne 215. Les données de bouclage L1, c'est-à-dire Les données indiquant la présence ou l'absence de bouclage parmi les sous-données prises en charge par Le registre 214, sont transmises via l'inverseur, ou porte NON, 216, à une porte ET 217, tandis que les données de fin EI, c'est-à-dire les données indiquant si le bloc est ou non le bloc terminal de la forme d'onde, sont fournies à la porte ET 217 et à la porte OU 226. Le signal de sortie de la porte ET 217 est fourni à la borne de positionnement S d'une bascule 218, à la borne de repositionnement R de laquelle est fourni le signal de début de production de son ou le signal d'actionnement de touche, KON, venant d'une borne 219. Ce signal d'actionnement de touche KON est également fourni à La porte OU 226 et au générateur d'adresses de répertoire 228. Ce signal d'actionnement de touche KON comporte non
seulement une donnée d'actionnement de touche relative à l'instru-
ment de musique électronique, mais aussi le signal de déclenchement du début de la production de son servant à faire démarrer le
logiciel d'exécution musicale automatique.
La figure 30 représente un exemple du contenu de La mémoire 213, qui est une RAM de 64 kilobytes, par exemple, et est divisée en une partie (SD) formant la mémoire 211 de données de source sonore et une partie (SA, LSA) formant la mémoire 212 de données d'adresse. Cette mémoire de données d'adresse 212 est une partie de la région dite de répertoire de la mémoire, dans laquelle il est fait accès aux données d'adresse de début de données SA ci-dessus mentionnées et aux données d'adresse de début de bouclage LSA ci-dessus mentionnées par l'intermédiaire de l'adresse de
répertoire fournie par le générateur 228 d'adresses de répertoire.
La partie d'adresse de tête SDF, qui est constituée d'une première pluralité d'échantillons consécutifs et qui correspond à La partie formante FR de la forme d'onde du signal, et l'adresse de tète d'une partie de données SDL, qui est constituée d'une deuxième pluralité d'échantillons consécutifs et qui correspond au domaine de bouclage LP, sont indiquées par ces données SA et LSA. Alors que l'exemple de la figure 30 montre des données de source sonore SD1 constituées de données de partie formante SDF1 et de données de bouclage SDL2 respectivement indiquées par les données SA1 et LSAI, des données de source sonore SD2 constituées de données SDF2 et SDL2, respectivement indiquées par les données SA2 et LSA2, et des données SDF2 indiquées par les données SA3, il est également
possible d'employer des données de source sonore qui ne sont cons-
tituées que par les parties de bouclage. En pratique, les données d'adresse SA et LSA indiquent seulement les adresses des données ou sousdonnées de tête RF de la figure 19, les blocs de codage de compression étant pris comme unités, et une indication plus détaillée des adresses, par exemple une indication des adresses par byte, est réalisée par le compteur d'adresse 222 ci-dessus mentionné. Le dispositif tel que représenté et décrit ci-dessus
fonctionne de la manière suivante.
La figure 31 est un diagramme temporel servant à illus-
trer le traitement des signaux par division dans le temps, o TS
est la période de cadencement. Lorsque la fréquence d'échantil-
tonnage est de 32 kHz, la période d'échantillonnage TS est égale à 1/32 ms. Chaque période d'échantillonnage TS est divisée en un certains nombre de voix qui peuvent être reproduites simultanément, dans le cas présent huit (les voix 0 à 7), et le temps alloué à chaque voix est subdivisé en fonction du contenu du traitement par répartition temporelle. Avec un temps unitaire minimal T pour ce traitement en répartition temporelle, les intervalles de temps T0 et T1 sont attribués à l'extraction des données d'adresse SA ou LSA de la région de répertoire, la durée T2 à T5 est attribuée à l'extraction des données de codage de compression de bits, et l'intervalle '6 est attribué à la remise à jour du compteur d'adresse 222. L'intervalle T2 appartenant à la durée allant de T' à T5 est attribué à L'extraction des sous-données (données de tête RF de la figure 19), tandis que l'intervalle allant de T3 à T5 est attribué à l'extraction des données des échantillons (données DAO à
263945ô
DB3 de la figure 19). L'impulsion de cadencement CPA est délivrée au moment de l'intervalle T5, tandis que L'impulsion de cadencement
CPB est délivrée au moment de l'intervalle T2.
Le signal KON d'activation de touche servant à faire commencer la production du son est délivré pendant une période d'échantillonnage Ts, c'est-à-dire passe au niveau haut pendant l'intervalle qui va de t0 à t1 dans l'exemple illustré. Un signal d'attente STBY a son flanc descendant sur le flanc antérieur du signal KON et remonte après plusieurs périodes d'échantillonnage,
ou à l'instant t5, après cinq périodes d'échantillonnage.
Lorsque le signal d'activation de touche KON est appliqué à la borne 219, le générateur d'adresses de répertoire 228 produit une adresse de répertoire, sur la base de l'adresse décalée de la mémoire, telle que fixée par l'unité centrale de traitement (CPU) et du numéro de source indiquant le type de la source sonore, et il transmet l'adresse de répertoire au multiplexeur 223. Pendant les intervalle T0 et T1 constituant des tranches de la répartition temporelle, le multiplexeur 223 sélectionne le signal de sortie d'adresse venant du générateur d'adresses de répertoire 228 afin de
faire accès à la mémoire 213 pour lire des données d'adresse prédé-
terminées dans la mémoire de données d'adresse 212, c'est-à-dire la donnée SA indiquant l'adresse de début des données de la source sonore qui correspond au numéro de la source, afin d'extraire La donnée SA et l'envoyer dans le registre d'adresse 221 via le bus de données. A ce moment, le signal d'activation de touche KON est transmis via la porte OU 226 à la porte ET 225 de manière à rendre
cette dernière conductrice, si bien que l'impulsion CPA du caden-
cement de la tranche de temps T0 est appliquée à la borne de commande de chargement du compteur d'adresse 222 et la donnée SA d'adresse de début de données envoyée dans le registre d'adresse
221 est chargée ou prépositionnée dans le compteur d'adresse 222.
Le compteur d'adresse 222 commence à compter à partir de cette donnée SA si bien que les données de source sonore SDF dans lesquelles la donnée SA se révèle être l'adresse de tête sont
soumises à un accès suivant l'ordre indiqué par l'adresse.
?63945C
Lorsqu'il existe des données de boucle SDL à la suite des données
SDF, Les données de boucle SDL subissent un accès séquentieL auto-
matique à la suite des données SDF.
Après la période d'échantillonnage qui fait suite à la période d'échantillonnage pendant laquelle le signal d'activation de touche KON a été délivré, c'est-à-dire après le temps t1, le signal d'actionnement de touche KON revient dans son état initial, c'est-à-dire son état de niveau bas, le générateur d'adresse de repertoire 228 délivrant alors la donnée d'adresse de début LSA des données de bouclage SDL. Ainsi, le générateur d'adresse 228 prend en charge cette donnée d'adresse de début de boucle LSA. Toutefois, à moins qu'un signal d'entrée ne soit applique à la borne de commande de chargement, le compteur d'adresse 222 n'est par chargé par une adresse venant du registre d'adresse 221, mais continue son action de comptage. Cette opération ne s'applique pas lorsque les données d'entrée ne sont formées que par les données SDF de la
partie formante.
Lorsque le drapeau de la donnée de fin EI venant du registre de données auxiliaires 214 a été positionné, c'est-à-dire lorsque le bloc terminal des données de boucle SDL ou le bloc terminal des données SDF de la partie formante a été atteint, la porte ET 225 devient conductrice, ou ouverte, par l'intermédiaire de la porte OU 228, si bien que la donnée d'adresse de début de bouclage LSA contenue dans le registre d'adresse 221 est chargée ou
prépositionnée dans le compteur d'adresse 222 au moment d'applica-
tion de l'impulsion de cadencement CPA. Toutefois, comme mentionné cidessus, la donnée d'adresse SA ou LSA est l'adresse pour laquelle le bloc de compression de bits est considéré comme l'unité et, lors du fonctionnement réel, le bloc de début de bouclage des
données de source sonore est soumis à un accès au moment du traite-
ment des signaux du bloc suivant.
La donnée de fin EI ci-dessus indiquée est également transmise à la porte ET 217. Le signal de sortie NON de la donnée LI relative à la présence ou l'absence du bouclage est transmis à cette porte ET 217, si bien que, lorsque les données de source sonore ne sont constituées que par La première espèce de données SDF3 (données correspondant à la partie formante) et sont dénuées de données de bouclage SDL, Le signal de sortie de la porte NON 216 passe au niveau haut. Lorsque le bloc terminal des données de source sonore SD3 a été atteint, Le signal de sortie de la porte ET 217 passe au niveau haut de manière à mettre la bascule 218 en position de régler le circuit de sourdine dans l'état muet, c'est-à-dire un état o les signaux audio sont coupés. Ce qui vient d'être décrit est l'opération de mise en sourdine correspondant au cas o il n'y a pas de bouclage. Lorsqu'il y a un bouclage, la reproduction de la boucle se répète jusqu'à l'actionnement de touche suivant et la mise en sourdine du son est réaLisée par un traitement d'enveloppe. Lorsque le signal KON d'actionnement de touche est appliqué, ce signal est fourni à la borne d'entrée de repositionnement R de la bascule 218, laquelle se repositionne indépendamment de son état précedent, si bien que l'état muet
ci-dessus indiqué est annulé.
De même, Lorsqu'on utilise les données de deux sources sonores SD1 et SD2 de la figure 30 et, surtout, leurs parties de données de bouclage SDL1 et SDL2, les données de source sonore venant du moyen 10 d'alimentation par une source sonore extérieure peuvent être alternativement prises en charge dans la zone de mémoire réservée à SDL1 et SDL2 et lues dans cette zone de mémoire, de manière à être décodées dans un décodeur 230 servant à effectuer le décodage des données de source sonore pendant une durée prolongée. Ainsi, Lorsque des données de source sonore venant de cette zone de mémoire destinée à SDL1 et SDL2 sont lues et décodées, les données de source sonore venant du moyen 210 d'alimentation en données de source sonore extérieures sont écrites dans l'autre zone de mémoire, de sorte que l'écriture et "a lecture
des données s'effectuent en alternance dans ces zones de mémoire.
On peut effectuer ceci très facilement en changeant, en alternance, La donnée d'adresse de début de bouclage LSA1 en La donnée d'adresse de début de bouclage LSA2, et inversement, pendant l'opération de bouclage. Ainsi, dans La mémoire 213 de la figure , la donnée d'adresse écrite dans la zone de mémoire 212 change 62 ?63945uD et passe de La donnée d'adresse de début de bouclage LSA1 à La donnée d'adresse de début de bouclage LSA2. Ainsi, pendant que Les données de source sonore SDL1 sont tues et décodées, La donnée d'adresse de début de boucLage LSA2 est écrite dans La zone de mémoire 212 de manière à être prise en charge dans le registre d'adresse 221. Lorque La fin des données SDL1, c'est-à-dire le point de fin de bouclage, est atteinte, Les données de source sonore SDL2 commencent d'être accédées à partir de l'adresse de début LSA2 par chargement de la donnée d'adresse LSA2 dans Le compteur d'adresse 222. Ainsi, pendant que ces données de source sonore SDL2 sont lues et décodées, la donnée d'adresse de début de bouclage LSA1 est écrite dans la zone de mémoire 212. Lorsque la fin des données SDL2, c'est-à-dire le point de fin de bouclage, a été atteinte, cette donnée d'adresse LSA2 est chargée dans le compteur d'adresse 222, si bien que les données de source sonore SDL1 commencent de faire l'objet d'une opération d'accès. De cette manière, on peut réaliser un décodage continu des données de source
sonore pendant une durée prolongée sans augmentation de l'équipe-
ment.
On note que Le traitement de signaux numériques effec-
tuant le codage de compression de bits ci-dessus mentionné ou un autre traitement de signaux numériques permettant la production d'une source sonore sont fréquemment exécutés par des techniques logicielles utilisant un traitement de signaux numériques (DSP), et que la reproduction des données de source sonore enregistrées est elle aussi fréquemment exécutée par des techniques logicielles utilisant le DSP. La figure 32 montre à titre d'exemple un système complet comprenant une unité de traitement audio, ou APU, 307 faisant fonction d'unité de source sonore qui manipule des données
de source sonore, ainsi que ses circuits périphériques.
Sur cette figure, un ordinateur principal 304, disposé dans un ordinateur personnel ordinaire, un instrument de musique électronique numérique ou un appareil de jeu vidéo, est connecté à l'APU 307 faisant fonction d'unité de source sonore, de sorte que des données de source sonore sont chargées par le calculateur principal 304 dans L'APU 307. Ainsi, le moyen 210 d'alimentation en données de source sonore ci-dessus mentionné est disposé dans le
calculateur principal 304.
L'APU 307 est au moins principalement constituée par une
unité centrale de traitement, ou CPU, 303, par exemple un micro-
processeur, par un processeur de signaux numériques, ou DSP, 301,
et par une mémoire 302 qui emmagasine les données de source sonore.
Ainsi, au moins les données de source sonore sont emmagasinées dans
la mémoire 302, et diverses opérations de traitement, qui compren-
* nent la commande de lecture, des données de source sonore, par exemple bouclage, dilatation de bits ou restauration de bits, conversion de hauteur de son, addition d'enveloppe, application d'échos (réverbération) sont effectuées par le DSP 301. La mémoire 302 est également utilisée comme mémoire tampon pour l'exécution de ces diverses opérations de traitement. La CPU 303 commande le contenu des opérations de traitement ou la manière dont elles sont
exécutées par le DSP 301. La CPU 303 effectue également des opéra-
tions telles que la réécriture de la donnée d'adresse LSA dans la mémoire 213 ci-dessus mentionnée (mémoire 302) ou l'écriture dans la mémoire 231 de données de source sonore provenant du moyen 210 d'alimentation en données de source sonore (qui se trouve dans
l'ordinateur principal 304).
Les données sonores musicales numériques, qui sont finalement produites après ces diverses opérations de traitement
effectuées par le DSP 301 sur les données de source sonore prove-
nant de la mémoire 302, sont converties par un convertisseur numériqueanalogique (D/A) 305 (qui correspond au convertisseur
D/A 237) avant d'être fournies à un haut-parleur 306.
On va maintenant donner des éclaircissements généralisa-
teurs sur plusieurs particularités caractéristiques de l'invention, qui proviennent de ta structure du dispositif source sonore ci-dessus décrit ou de L'appareil de reproduction de données de
source sonore.
Tout d'abord, comme moyen technique permettant de réduire le nombre des prises en charge dans une mémoire au moment du
26 3945
chargement d'adresses de début de données ou de début de bouclage dans un registre d'adresse d'un appareil de traitement de signaux audio, on peut concevoir un dispositif source sonore général tel
que schématiquement représenté sur la figure 33.
Le dispositif source sonore représenté sur La figure 33 comporte une mémoire 241 de données de source sonore (221 sur la figure 29) servant à emmagasiner des données de source sonore constituées par une partie de données SDF composée d'une première pLuralité d'échantillons consécutifs et par une partie de données SDL composée d'une deuxième pluralité d'échantillons consécutifs, une mémoire 242 de données d'adresse de début (212 sur la figure 29) servant à emmagasiner une donnée SA d'adresse de début de données associée aux données de source sonore et une donnée LSA d'adresse de début de bouclage, et un générateur d'adresses 243 (220 sur la figure 29) servant à produire l'adresse de lecture destinée à la mémoire de données de source sonore 241 sur la base de la donnée SA d'adresse de début de données et de la donnée LSA d'adresse de début de bouclage. La donnée SA d'adresse de début de données ci-dessus mentionnée qui provient de la mémoire 242 de données d'adresse de début est chargée par exemple dans un registre d'adresse 244 (221 sur la figure 29) se trouvant à L'intérieur du générateur d'adresses 243, les données SDF de la première pluralité d'échantillons consécutifs sont lues dans la région d'emmagasinage à partir de l'adresse de début de données de la mémoire 241 de données de source sonore, la donnée LSA d'adresse de début de bouclage venant de la mémoire 242 de données d'adresse de début est chargée dans un registre d'adresse 244 du générateur d'adresses 243, et les données SDL de la deuxième pluralité d'échantillons consécutifs sont lues à répétition de manière à produire des
signaux audio analogiques ou numériques.
Avec le dispositif source sonore représenté sur la figure 33, les données d'adresse de début de données sont chargées dans le générateur d'adresses en vue de la lecture de la première pluralité d'échantillons consécutifs. Les données d'adresse de début de bouclage sont ensuite chargées dans le générateur d'adresses pour
?639450
permettre La Lecture répétée de La deuxième pLuraLité d'échan-
tillons consécutifs. Ainsi, jusqu'à ce que la source sonore
suivante soit produite, La première pluralité d'échantillons consé-
cutifs n'est pas lue. Plus spécialement, La donnée d'adresse de début de bouclage ou la donnée d'adresse de début des données de source sonore est chargée en réponse à un signal d'actionnement de touche. De cette manière, la donnée d'adresse de début de données est chargée pendant l'actionnement d'une touche et la donnée d'adresse de début de bouclage est chargée d'une autre manière, si bien qu'on peut réduire le nombre des prises en charge dans La mémoire pour réaliser un traitement plus simple de répartition temporelle. On va maintenant décrire, de manière simplifiée, sur la figure34, un dispositif source sonore qui met en oeuvre un concept technique permettant de faciliter un traitement tel que La prise de décision relative à la présence ou l'absence du domaine de bouclage ou la cessation de la reproduction des données de source sonore
dénuées d'un domaine de bouclage.
Le dispositif source sonore représenté sur la figure 34 comporte une mémoire 251 de données de source sonore (211 sur la figure 29) servant à sélectivement emmagasiner des données de source sonore constituées par une première espèce de plusieurs échantillons consécutifs Sa, qui comprennent un domaine de bouclage reproduit à répétition, et par une deuxième espèce de plusieurs échantillons consécutifs Sb, qui sont dénués du domaine de bouclage, un registre de sous-données 252 (214 sur la figure 29) qui extrait des données associées aux données de source sonore, un circuit de vérification de drapeau 253 (216 à 218 sur la figure 29) servant à détecter un drapeau qui indique La présence ou l'absence du domaine de bouclage dans les données de source sonore et La fin des données de source sonore à partir des données extraites, un générateur d'adresses 254 (220 sur la figure 29) servant à produire
l'adresse de lecture de la première espèce de plusieurs échan-
tillons consécutifs Sa et de La deuxième espèce de plusieurs échan-
tillons consécutifs Sb dans la mémoire de données de source sonore 251, à partir des données de source sonore et des données extraites
?63 9 45
du registre de sous-données 252, un circuit 255 de traitement de signaux audio (tel que 230 sur la figure 29) servant à traiter, par exemple à décoder, Les données de source sonore sur la base des
données extraites en vue de la production de données reproduc-
tibLes, et un circuit de sourdine 256 (236 sur la figure 29) servant à rendre muettes les données de source sonore traitées à
l'aide du drapeau ci-dessus mentionné du circuit 253 de vérifica-
tion de drapeau. La première ou la deuxième espèce de plusieurs échantillons consécutifs Sa sont lues à répétition dans la mémoire de données de source sonore 251 de manière à reproduire des signaux audio analogiques ou numériques tandis qu'une mise en sourdine est appliquée lorsque le drapeau indique que les données de source sonore sont dépourvues du domaine de bouclage et, aussi, que les
données de source sonore sont arrivées à leur fin.
Avec le dispositif de source sonore de la figure 34, il y a un drapeau, associé aux données de source sonore, qui indique la fin des données de source sonore, et la sourdine est appliquée dès que le drapeau indiquant qu'il n'y a pas de domaine de bouclage et que les données de source sonore sont terminées est détecté. Ainsi, grâce au drapeau indiquant la présence ou l'absence du domaine de bouclage, plusieurs échantillons consécutifs du premier type sont lus à répétition dans la mémoire de source sonore ou bien plusieurs échantillons consécutifs du deuxième type sont lus de manière à
permettre la reproduction des signaux audio analogiques ou numé-
riques, tandis que, si le drapeau indique la fin des données de source sonore, la sourdine est appliquée, si bien que la commande
de bouclage en est facilitée sans adjonction de données suppLémen-
taires pour le bouclage. On peut obtenir des effets analogues en utilisant, en plus du drapeau indiquant La présence ou l'absence du domaine de bouclage, un drapeau indiquant la fin avec bouclage et
un drapeau indiquant La fin sans bouclage.
La figure 35 montre la structure de base de la fonction
de reproduction de données de source sonore continues extraites.
Le dispositif de reproduction de données de source sonore continues qui est représenté sur la figure 35 comporte une mémoire de source sonore 261 (mémoire 212 de La figure 29) qui possède des première et deuxième zones de mémorisation de source sonore 261a et 261b, un circuit de formation d'adresse 263 servant à former une adresse de lecture sur La base de L'adresse de début du registre d'adresse 262, un moyen de commande 264 servant à Lire Les données de source sonore en alternance dans la première zone 261a et la deuxième zone 261b de mémorisation de source sonore sur la base de L'adresse de Lecture, un moyen 265 d'aLimentation en données de source sonore servant à écrire. des données de source sonore dans La première ou la deuxième zone de source sonore 261a ou 261b pendant la lecture de données de source sonore dans L'autre zone de source sonore, un moyen 266 de fourniture d'adresse de début servant à écrire dans ledit registre d'adresse 262 l'adresse de début de la première ou de la deuxième zone de mémorisation de source sonore 261a ou 261b dans laquelle lesdites données de source sonore sont écrites, et un moyen de traitement de signaux 267 servant à traiter les données de source sonore Lues dans les première et deuxième
zones de mémorisation de source sonore 261a et 261b.
Avec le dispositif source sonore représenté sur la figure 35, l'adresse de Lecture est formée sur la base l'adresse de début du registre d'adresse et les données de source sonore sont lues en alternance dans la première ou la deuxième zone de mémorisation de source sonore sur la base de l'adresse de lecture ainsi formée. Les données de source sonore sont extraites de la première ou de la deuxième zone de mémorisation de source sonore, tandis que Les
données de source sonore sont écrites dans l'autre zone de mémo-
risation de source sonore. Ainsi, il devient possible d'effectuer une reproduction exempte de bruit pour les données de source sonore continues et la reproduction en bouclage d'autre chose que la forme
d'onde synchronisée ou la forme d'onde répétitive pendant la repro-
duction des données de source sonore continues.
D'autre part, il devient possible d'effectuer cette reproduction de données par une commutation appropriée des adresses de début des registres d'adresse sans adjonction d'équipement
supplémentaire ni commande de synchronisation.
Z639y458; Avec la structure représentée sur les figures 33 à 35, on a extrait et représenté schématiquement les trois particularités du dispositif de reproduction de source sonore ou du dispositif source sonore. Dans le même temps, lorque la technique expliquée en relation avec la figure 28 est employée du côté de production et d'enregistrement des données de source sonore, c'est-à-dire lorsque les données modulées en PCM directe sont employées pour le nombre prédéterminé de mots de tête du bloc initial relatif au domaine de bouclage, on peut concevoir la structure représentée à titre d'exemple sur la figure 36. Alors que le bloc des données de compression de bits est sensiblement identique à celui représenté sur la figure 19, les données de deux drapeaux de I bit, telles que la donnée indiquant le bloc qui contient le point de début de boucle, ou drapeau de début de boucle LSF, et La donnée indiquant le bloc qui contient le point de fin de boucle, ou drapeau de fin de boucle LEF, sont employées à la place du drapeau indiquant la
présence ou l'absente du bouclage et du drapeau de fin de boucle.
Comme représenté sur la figure 36, dans la mémoire 271, sont emmagasinées les données d'échantillons codées par compression ci-dessus mentionnées ou les données de paramètres (données de tête RF et données auxiliaires représentées sur la figure 19) ou bien les données de son. L'adresse de début de bouclage (adresse du bloc de début de bouclage se trouvant dans la mémoire) y est également emmagasinée comme donnée de répertoire. Au moins les données de début de bouclage sont transmises et emmagasinées dans le registre d'adresse 272 via un bus de données de la mémoire 271 de manière à être présentes dans un compteur d'adresse 273 juste avant la fin du bouclage. Le décodeur 274 délivre, en réponse au signal de sortie du compteur d'adresse 273 et au drapeau de début de bouclage LSF, un signal de commande de commutation de PCM directe pendant qu'un nombre prédéterminé de mots de tête se trouve dans le bloc de début de bouclage, c'est-à-dire pendant que les données modulées en PCM directe sont délivrées. Lorsque des données de source sonore de plusieurs espèces sont emmagasinées dans la mémoire 271, les adresses de tête des données de source sonore et les adresses de début de bouclage sont emmagasinées dans La mémoire 271. En réponse à L'actionnement d'une touche par exemple, les adresses de tête des
données de source sonore correspondant à La source sonore préséle-
tionnée sont Lues dans le répertoire de la mémoire 271 et se trouvent présentes, via le registre d'adresse 272, dans le compteur d'adresse 273 de manière à permettre une lecture séquentielle des données à partir de l'adresse de tête. S'il n'y a qu'une seule espèce de données de source sonore, il suffit que le compteur d'adresse 273 réponde à l'actionnement d'une touche en commençant le comptage depuis la valeur initiale prédéterminée (adresse de
tête des données de source sonore).
Parmi les données de source sonore lues dans la mémoire 271, les données de paramètres ci-dessus mentionnées, c'est-à-dire les sous-données et Les données de tête RF de La figure 19, sont transmises à un registre de sousdonnées 275 de manière à y être emmagasinées transitoirement. Les données comprimées de 4 bits, qui sont produites lors du codage de compression, c'est-à-dire Les
données d'échantillons CDAoH à DB3L de la figure 19), sont trans-
mises à un registre de données 276 et y sont transitoirement emmagasinées. Parmi les données de source sonore de la mémoire 271, les données moduLées par PCM directe du nombre prédéterminé de mots de tête du bloc de début de bouclage sont transmises à un
multiplexeur 278.
Les données comprimées, transitoirement emmagasinées dans
Le registre de données 276, sont transmises à un circuit de déca-
lage de bits 277, correspondant à l'éLément de décalage 92 du décodeur 90 de la figure 18. Le signal de sortie du circuit de décalage de bits 277 est transmis via le multiplexeur 278 à un point d'addition 280, correspondant au point d'addition 93 de La figure 18. Le signal de sortie du point d'addition 280 est transmis à un registre de sortie 286 et à un élément de prévision 291, correspondant à l'élément de prévision 94 de la figure 18, Le signal de sortie de l'élément de prévision 291 étant renvoyé au point d'addition 280. L'élément de prévision 291 comporte deux registres de retard 284 et 285, des multiplicateurs de coefficients 282 et 283 servant à multiplier les signaux de sortie de ces registres de retard 284 et 285 par des coefficients et un point d'addition 281 servant à additionner Les signaux de sortie des multiplicateurs 282 et 283. Les coefficients de multiplication des multiplicateurs 282 et 283 sont déterminés par un générateur de coefficients 279. L'élément de prévision 291, le point d'addition 280 et le circuit de décalage de bits 277 constituent le décodeur 290 qui sert à décoder les données de codage de compression de bits. Parmi les données de tête FR transitoirement emmagasinées dans le registre de sous-données 275, les données d'intervalle et les données de sélection de filtre sont respectivement transmises au circuit de décalage de bits 277 et au générateur de coefficients 279, tandis que Le drapeau de fin de boucle LEF et le drapeau de début de boucle LSF sont respectivement transmis à la borne de commande de prépositionnement du compteur d'adresse 273 et au
décodeur 274.
Les données comprimées de 4 bits ci-dessus mentionnées sont décodées dans le décodeur 290 de la figure 36, de la même façon que dans le décodeur de la figure 18, de manière à être transmises sous forme de données de valeur de hauteur d'onde de 16 bits à un convertisseur numérique- analogique D/A 287 via un registre de sortie 286 et sont extraites sur une borne de sortie 288
sous forme du signal sonore musical analogique.
On va expliquer ci-après l'opération consistant à revenir du point de fin de bouclage au point de début de bouclage pendant la reproduction en bouclage. Lorsque les données de source sonore du bloc contenant Le point de fin de bouclage sont Lues, Le drapeau de fin de boucLe LEF des sousdonnées est positionné. Sur La base de ce drapeau de fin de boucle LEF, lorsque le point de fin de bouclage est atteint, le point de début de bouclage venant du registre d'adresse 272 est prépositionné dans le cimpteur d'adresse 273. Ainsi, Le compteur d'adresse 273 commence à faire accès au bloc de début de bouclage de la mémoire 271 via le bus d'adresse
afin de lire les données modulées en PCM directe du nombre prédé-
terminé de mots de tête. Pendant La lecture des données modulées en PCM directe, Le décodeur 274 fonctionne de manière à délivrer et transmettre le signal de commande de commutation de PCM directe au multiplexeur 278 et au générateur de coefficients 279 afin de transmettre directement les données modulées en PCM directe au registre de sortie 286, c'est-à-dire que Le multiplexeur 278 sélectionne et délivre les données modulées en PCM directe de la mémoire 271, tandis que le générateur de coefficients 279 transmet aux multiplicateurs de coefficients 282 et 283 des coefficients de multiplication qui constitueront le filtre d'ordre 0, si bien que Les données modulées en PCM directe sont obtenues directement à la
sortie du point d'addition 280.
Dans la mesure o les donnés modulées en PCM directe peuvent être utilisées comme données de point de début de bouclage, il n'existe aucun besoin d'effectuer des prédictions à partir des
données du point de fin de bouclage, si bien qu'on peut efficace-
ment empêcher que ne se produisent des erreurs qui se seraient, sinon, produites du fait de l'existence de discontinuités sur les
points de bouclage.
Par comparaison avec le cas du système de codage de compression ordinaire, les données de source sonore ne sont, dans ce cas, augmentées que des données modulées en PCM directe pour le point de début de bouclage LPs, et le taux de compression reste,
dans son ensemble, inchangé, si bien qu'on peut empêcher l'augmen-
tation de la capacité de mémorisation.
Avec la technique ci-dessus décrite consistant à disposer les données modulées en PCM directe sur la partie de tête du domaine de bouclage, un nombre prédéterminé de mots de tête relatifs à un ou plusieurs blocs faisant suite au premier bloc du domaine de bouclage peuvent être les mots des mots de données modulées en PCM directe, si bien qu'il devient possible d'empêcher que des erreurs ne se produisent lorsqu'un ou plusieurs blocs arbitraires sont extraits et reproduits. Le nombre de bits des données modulées en PCM directe peut être égal à celui des données de compression, par exemple, en plus d'être égal au nombre de bits des données de valeur de hauteur d'onde d'échantillonnage initiales, et on peut employer Les données modulées en PCM directe qui sont comprimées à l'aide des données d'intervalLe'du bloc à ce moment. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation ci-dessus décrit et elle peut être appliquée à La production, l'enregistrement ou la reproduction de données de diverses sources sonores. Bien entendu, L'homme de L'art sera en mesure d'imaginer,
à partir des procédés et des dispositifs dont La description vient
d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limi-
tatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre
de l'invention.
Claims (7)
1. Appareil de production de données de source sonore, caractérisé en ce que-des données de forme d'onde d'un nombre prédéterminé d'échantillons constitués par plusieurs échantillons réels sont interpolées de manière à former plusieurs échantillons interpolés et en ce que ceux des échantillons réels (LPs) et des échantillons interpolés (LPE) qui possèdent les valeurs les plus E.
proches l'une de l'autre sont utilisés comme échantillons de raccor-
dement d'une forme d'onde répétitive (LP).
2. Filtre d'interpolation, caractérisé en ce qu'il comprend un'groupe de filtres formés d'un nombre m d'ensembles de filtres du nme ordre (151; 164) permettant de trouver les données numériques des m points d'interpolation présents dans une période d'échantillonnage ayant la fréquence d'échantillonnage fs de données numériques d'entrée, à partir desquelles des données d'interpolation doivent être produites avec une résolution égale à ème m.fs, o les m ensembles de filtres du nme ordre sont conçus de
manière à avoir les mêmes caractéristiques d'amplitude.
3. Appareil permettant le codage de compression de données de source sonore, caractérisé en ce que des mots de données comprimées et des paramètres relatifs à la compression sont produits à partir de données numériques correspondant à une forme d'onde analogique (LP) d'un nombre prédéterminé de périodes, des
blocs pris à des intervalles d'un nombre prédéterminé d'échan-
tillons étant choisis comme unités, afin de former un ou plusieurs blocs de codage de compression contenant un nombre prédéterminé de
mots de données comprimées et de paramètres relatifs à la compres-
sion o des mots modulés par PCM, ou modulation par impulsions codées, directe, sont emmagasinés au titre d'un nombre prédéterminé de mots de tête dudit bloc unique de codage de compression ou d'au
moins le premier desdits blocs de codage de compression.
4. Dispositif source sonore, caractérisé en ce qu'il comprend:
une mémoire (101) de données de source sonore servant à emma-
gasiner des données de source sonore comportant plusieurs premiers
échantillons consécutifs et plusieurs deuxièmes échantillons consé-
cutifs, une mémoire (107) de données d'adresse de début servant à emmagasiner une donnée d'adresse de début de données associée auxdites données de source sonore et une donnée d'adresse de début de bouclage, et un générateur d'adresses (102) servant à produire une adresse de lecture de ladite mémoire de données de source sonore sur La base de ladite donnée d'adresse de début des données et de ladite donnée d'adresse de début de bouclage, ou, après que ladite donnée d'adresse de début de données a été chargée de ladite mémoire de données d'adresse de début dans
ledit générateur d'adresses, lesdits premiers plusieurs échan-
tiLlons consécutifs sont lus dans une région de mémorisation de ladite mémoire de données de source sonore qui commence par Ladite adresse de début de données, sur la base de ladite donnée d'adresse lue, et ladite donnée d'adresse de début de bouclage est chargée de ladite mémoire de données d'adresse de début dans ledit générateur d'adresses pour permettre la lecture à répétition desdits deuxièmes plusieurs échantillons consécutifs en provenance d'une région de mémorisation qui commence par ladite adresse de début de bouclage
de ladite mémoire de données de source sonore en vue de la repro-
duction de signaux audio analogiques ou numériques.
5. Dispositif source sonore, caractérisé en ce qu'il comprend:
une mémoire (251) de données de source sonore servant à emma-
gasiner sélectivement des données de source sonore comportant plusieurs échantillons consécutifs d'une première espèce possédant un domaine de bouclage qui est reproduit à répétition et plusieurs échantillons consécutifs d'une deuxième espèce qui sont dénués dudit domaine de bouclage, et un circuit (253) de vérification de drapeau qui détecte un drapeau de discrimination indiquant la présence ou l'absence du 263945e domaine de bouclage dans Lesdites données de source sonore et La fin desdites données de source sonore, o lesdits échantiLLons consécutifs de la première espèce sont Lus à répétition ou bien lesdits échantillons consécutifs de la deuxière espèce sont lus dans ladite mémoire de données de source sonore pour permettre la reproduction (255) de signaux audio analogiques ou numériques, et o une sourdine (256) est appliquée lorsque ledit drapeau de discrimination indique l'absence du
domaine de bouclage et la fin des données de source sonore.
6. Appareil de reproduction de données de source sonore continues, caractérisé en ce qu'il comprend une mémoire de source sonore (261) possédant une première et une deuxième zone de mémorisation de source sonore, un registre d'adresse (262) désignant un adresse de lecture sur la base d'une adresse de début dudit registre d'adresse,
un moyen de commande (264) servant à faire lire, en alter-
nance, des données de source sonore dans lesdites première et deuxième zones de mémorisation de source sonore sur la base de ladite adresse de lecture, un moyen (265) d'alimentation en données de source sonore qui sert à écrire des données de source sonore dans ladite première ou ladite deuxième zone de mémorisation de source sonore pendant que des données de source sonore sont lues dans l'autre desdites première et deuxième zones de mémorisation de source sonore, un moyen (266) de fourniture d'adresse de début servant à écrire dans ledit registre d'adresse l'adresse de début de ladite première ou ladite deuxième zone de mémorisation de source sonore dans laquelle lesdites données de source sonore sont écrites, et un moyen (267) de traitement de signaux servant à traiter les données de source sonore lues dans lesdites première et deuxième
zones de mémorisation de source sonore.
7. Procédé de compression de données de source sonore et de codage, qui consiste à former des mots de données comprimées et
des paramètres relatifs à la compression à partir de données numé-
riques correspondant à une partie de forme d'onde analogique d'un
?639458
nombre prédéterminé de périodes, les blocs comportant chacun un nombre prédéterminé d'échantilLons comme unités, à former un ou plusieurs blocs de codage de compression comportant chacun un
nombre prédéterminé des mots de données comprimées et des para-
mètres associés, et à emmagasiner les blocs de codage de compres-
sion dans un support de mémorisation, o des mots modulés par PCM directe sont emmagasinés dans un nombre prédéterminé de mots de tête du bloc de codage de compression ou d'au moins le premier des
blocs de codage de compression.
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