JP2001500635A - 可変サンプリングレート近似を用いたウェーブテーブルシンセサイザおよび動作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 可変サンプリングレート近似技術が、ウェーブテーブルシンセサイザにおいて、音楽信号を符号化し、および再作成するために用いられる。多くの音響は本質的に、時間の経過につれて減衰する振動を伴う、１つの大きな速いエネルギー遷移を含み、これにより、音楽音響の帯域幅要件が時間の経過につれて低減される。可変サンプリングレート近似技術を用いて、音楽音響は、持続音と打撃音との２つのカテゴリに分類される。持続機器は、ノイズ刺激を作成し、次いでノイズ刺激によって形成された音響を持続する。打撃機器もまた、ノイズ源であり、持続機器が周波数の全てをほぼ等しく持続させるのに対して、急速に減衰する高周波数を有する音声信号を発生させる。持続機器および打撃機器は、実質的に異なる波形特性を有するが、メモリ低減に対して同様の条件を示す。持続音と打撃音とのアコースティック特性間の類似は、ウェーブテーブルシンセサイザのメモリ割り当てを実質的に低減させるために、可変サンプリングレート技術を用いて活用される。

Description

【発明の詳細な説明】 可変サンプリングレート近似を用いたウェーブテーブルシンセサイザおよび 動作方法 本発明は、電子楽器における使用を目的としたウェーブテーブルシンセサイザ に関する。より具体的には、本発明は可変サンプリングレート近似技術の利用に より低減されたメモリサイズを有するウェーブテーブルシンセサイザおよびその 動作方法に関する。 シンセサイザは、電気波形を発生し、かつ、周波数、音色、振幅、および期間 を含む音の多様なパラメータをリアルタイムで制御することにより、音を生成す る電子楽器である。音は、所望の形状の波形を生成する１個以上の発振器により 発生される。 多くのタイプのシンセサイザが開発されてきている。あるタイプのシンセサイ ザは、ウエーブテーブルシンセサイザである。ウェーブテーブルシンセサイザは 、パルスコード変調（PCM）フォーマットの音響波形をメモリに入れて格納し、 そして格納された音響波形をメモリから読み出し、規定の音響を演奏するために 波形を処理することによって、音響を再作成する。音響波形は典型的には大きく 、ウェーブテーブルシンセサイザは概して多数の音楽機器に対する音符（musica l note）を含む多くの音響を演奏することを支援する。従って、ウェーブテーブ ルシンセサイザに伴う問題の１つは、所望の音響ライブラリを格納し、提供する ために多大なメモリを必要とすることにある。この問題は、進化的な拡張および 性能の改善を支援しつつより小さなサイズを命じる電子デバイスの継続的な縮小 化によって強大化される。 幸いながら、音響波形の性質は、音響波形の反復性が高いのでメモリサイズの 縮小を助ける。記録されたサンプルから音響を正確に再作成しつつ、この反復性 を活用してメモリを節約する種々の方策が、開発されてきている。これらの方策 は概して、波形における反復性構造を識別し、識別された構造を特徴づけ、次い で特徴づけられた構造を格納された波形から取り除くことを伴う。音響の再作成 にあたって、特徴づけられた構造は、音響信号に取り込まれる。メモリはまた、 適切な機器のサンプリングレートを低減させることによって節約される。ある機 器は、高いサンプリングレートを必要とせず、これにより、メモリは、より低周 波数の機器に対して、より低いレートで波形を選択的に再びサンプリングするこ とによって保存される。 ウェーブテーブルオーディオ合成を採用する高品質オーディオ再作成は、典型 的には１メガバイトを越える大量メモリを含み、かつ、通常は２個以上集積回路 チップを含むシステムでのみ達成される。かかる高品質ウェーブテーブル合成シ ステムは、コンシューマ−エレクトロニクス、コンシューマーマルチメディアコ ンピュータシステム、ゲームボックス、低価格楽器、およびM4IDI音響モジュー ルの分野ではコスト高である。 必要とされるのは、実質的にメモリサイズが低減され、卓越したオーディオ忠 実度を達成した上での低減コストを備えるウェーブテーブルシンセサイザである 。 音信号を三つの周波数帯域に分割し、異なるルーピング処理を各周波数帯域の 特性に対して適切な帯域に適用し、および結果として得られる重ね継がれたデー タサンプルを再び組み合わせて、低減されたメモリ要件を有するサンプリングさ れたデータを得ることで、格納された波形に対するサンプルを編集することは、 WO-A-91/10987より公知である。 本発明によると、ウェーブテーブルシンセサイザによって再作成のための音信 号をコード化する方法が開示されている。ウェーブテーブルシンセサイザは、 音信号をフィルタリングして高周波数帯域と低周波数帯域とを含む複数の相互 に分離した周波数帯域にする工程と、 音信号のデータに比例して、低減されたメモリ要件を有する音信号のデータ代 表を、周波数帯域から得る工程と、 データを格納する工程と、を含み、 第１のサンプリング期間中に第１のサンプリングレートで高周波数帯域をサン プリングする工程と、 第２のサンプリング期間中に第２のサンプリングレートで低周波数帯域をサン プリングする工程であって、第２のサンプリングレートが第１のサンプリング期 間よりも実質的に長い工程と、によってデータを得ることを特徴とし、 格納する工程が、サンプリングされた高周波数帯域および関連する再作成パラ メータを第１の格納場所に格納する工程と、サンプリングされた低周波数帯域お よび関連する再作成パラメータを第２の格納場所に格納する工程を包含する。 本発明によれば、可変サンプリングレート近似技術が、ウェーブテーブルシン セサイザにおいて、音楽信号を符号化し、および再作成するために用いられる。 多くの音響は本質的に、時間の経過につれて減衰する振動を伴う、１つの大きな 速いエネルギー遷移を含み、これにより、音楽音響の帯域幅要件が時間の経過に つれて低減される。 本発明のある局面において、音楽音響は、持続音（sustaining sound）と打撃 音（percussive sound）との２つのカテゴリに分類される。持続音は、音声を含 み、弦楽器、金管楽器、および木管楽器を含む、「弓で弾かれるかまたは吹かれ た」持続機器によって発生される。持続音は、リード振動、口唇振動、または弓 をスライドする弦などのノイズエネルギー源から発生される。持続機器は、ノイ ズ刺激を用い、次いでノイズ刺激によって形成された音響を持続する。弦は、弓 で弾かれた場合に持続的であり、はじかれた場合に打撃的である。持続機器およ び打撃機器は、実質的に異なる波形特性を有するが、メモリ低減に対して同様の 条件を示す。打撃機器もまた、ノイズ源であり、持続機器が周波数の全てをほぼ 等しく持続させるのに対して、急速に減衰する高周波数を有する音声信号を発生 させる。打撃音の高周波数コンテントは、持続音の高周波数コンテントよりも、 よりノイズに類似している。打撃音のスペクトル成分は、しばしば調和的に関連 づけられず、通常は時間経過とともに周波数および振幅に同調する。 持続音のコード化は、音響の本質的性質のために、通常多大なメモリを使用す る。持続音の安定化は非常に遅いので、サンプルは長い時間間隔にわたって取得 される。さらに、ほとんどの持続音は大きい高周波数コンテントを有し、よって 、信号は頻繁にサンプリングされなければならない。加えて、持続音の初期のア タック部（attack portion）の間に、スペクトルの展開が高く、これにより、全 ての展開を得るためには、長いサンプリング間隔が必要となる。 本発明によれば、持続音と打撃音とのアコースティック特性間の類似は、ウェ ーブテーブルシンセサイザのメモリ割り当て（budget）を実質的に低減させるた めに、可変サンプリングレート技術を用いて活用される。 本発明のある実施形態によれば、音楽信号の本質的な性質は、音楽信号を低い レートでサンプリングし、次いで、高域通過フィルタリング（high-pass filter ing）および人工エンベロープのアプリケーションを通じて、音楽信号から派生 する波形を追加することで高周波数コンテントを再作成することによって、活用 される。 本発明によれば、符号化されるべき持続音を低域帯と高域帯との２つの排反す る（disjoint）周波数帯域に分割する技術の実施を通じて、ウェーブテーブルシ ンセサイザは、ウェーブテーブルサンプルメモリ要件を低減させる。各帯域は、 標準的なウェーブテーブル方法を用いて作られる。分離周波数すなわち周波数帯 域間の分割点は、高周波数帯のスペクトルコンテントがほぼ一定となるように選 択される。高周波数帯の１つの周期期間のサンプルは、所定のレートでサンプリ ングされて、格納される。低周波数帯は予め選択された低いレート（ウェーブテ ーブル合成に対する典型的なサンプリングレートよりも実質的に低いレート）で サンプリングされ、これにより、より少ないメモリ容量で長いスペクトル評価が 得られる。信号のスペクトルコンテントは、低周波数成分とカスタマイズされた 高周波数帯信号とを含む、記録された複合波形を再演することによって、演奏に おいて再作成される。音楽信号の低域通過フィルタリング、低域通過フィルタリ ングされた音楽信号の安定期間の発見、安定期間までのおよび安定期間にわたる サンプルの記録による、標準的なウェーブテーブルシンセサイザ方法を用いて、 波形の低周波数成分が発生される。高周波数帯信号は、持続音に対するカスタマ イズされた高周波数ノイズ発生器として、再作成信号に追加される。 記述されたウェーブテーブル再構築技術は、計算負荷（computaional load） の増加を犠牲にして、ウェーブテーブルシンセサイザのメモリサイズを実質的に 低減させた。記述されたウェーブテーブル合成技術の計算負荷は、単一の帯域よ りむしろ、高帯域および低帯域の２つの周波数帯域が計算されるので、通常方法 の負荷の約２倍となる。 本発明の典型的な実施形態においては、高周波数帯および低周波数帯の計算は 、独立かつ同時に２つのウェーブテーブルエンジンを用いて処理される。単一の ウ ェーブテーブルエンジンは、計算を連続的に処理し、処理された信号の少なくと も１つをバッファに入れ、直列的に計算された信号を混合する。用語エンジンは 概して、特定の機能を制御するコントローラまたは状態マシンをいう。 本発明の典型的な実施形態において、音響信号は、高範囲と低範囲との２つの 別の周波数範囲に区分される。いくつかの実施形態においては、ウェーブテーブ ルシンセサイザは、音響信号を複数の別の周波数範囲に区分し、オーディオ信号 の演奏に際して、複数範囲からの信号を再結合する。 本発明のある局面によれば、可変サンプリングレートウェーブテーブル合成技 術は、打撃音の格納および演奏用のウェーブテーブルサンプルメモリサイズを低 減させる。音響信号は、高域周波数帯と低域周波数帯との２つの排反する周波数 帯に分割される。周波数帯信号の各々は、標準的なウェーブテーブル方法を用い て符号化される。高周波数帯は、選択された短い持続時間の間、高いレートでサ ンプリングされる。高周波数帯信号が急速に減衰してスタティックになるので、 小さいメモリ要件が課せられるために、短い持続期間は可能である。低周波数帯 信号は、実質的により延長された持続時間の間にサンプリングされ、音楽信号の スタティックサンプルをフィルタリングすることによって再作成することが困難 な、わずかなスペクトル変動を捕捉するために、信号が時間の経過につれて発展 することを可能にする。分離周波数と呼ばれる、周波数帯域間の分割点は、急速 に減衰するノイズ信号成分が、打撃信号の調和部のわずかなスペクトルの発展か ら分離されるように選択される。打撃音を演奏する可変サンプリングレートウェ ーブテーブル合成技術は、標準的なウェーブテーブル合成技術と比較して約２倍 の計算負荷を課し、ウェーブテーブル格納要件を実質的に低減させる。可変サン プリングレートウェーブテーブル合成技術は、打撃音に適用される場合には、音 響品質を本質的に低減しない。 上述のウェーブテーブルシンセサイザおよび動作方法により多くの利点が得ら れる。基本的利点は、卓越したオーディオ忠実度を達成しながら、サンプルＲＯ ＭおよびエフェクトＲＡＭのサイズが実質的に低減される点である。有利なこと に、実質的に低減されたサンプルＲＯＭおよびエフェクトＲＡＭのサイズは、低 サンプリングレートおよび小さなデータ経路幅を伴う。エフェクトＲＡＭのサイ ズおよびデータ経路幅は、内部のサンプリング低減および実質的なサイズの復元 によって、有利に低減される。低減されたＲＯＭおよびＲＡＭのメモリサイズと 低減されたデータ経路幅とは、回路全体で構成部品をより小型化し、全回路サイ ズを縮小するという結果を生じる点で有利である。ある実施形態においては、よ り低いサンプリング率が利用されて、有利に電力を保存し、信号忠実度を改善す る。図面の簡単な説明 新規であると思われる記載の実施形態の特徴は、添付の特許請求の範囲で特に 明確にされる。しかし、構造および動作方法の両方に関連する本発明の実施形態 は、以下の説明および添付の図面を参照することにより最良に理解され得る。 図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の実施形態による、ウェーブテーブルシンセサ イザデバイスの実施形態の２つの高レベルブロック図を例示する概略ブロック図 である。 図２は、副帯域音声サンプルをコード化する方法の実施形態を例示するフロー チャートである。 図３は、図２に例示された方法において使用される好適なサンプル作成低域通 過フィルタの周波数応答を示すグラフである。 図４は、低域通過ルーピング強制フィルタとして使用するためのくし形フィル タの実施形態を例示する概略ブロック回路図である。 図５は、選択性ファクタαの典型的な修正を経時的に示すグラフである。 図６は、図１に示されるウェーブテーブルシンセサイザデバイスのピッチ発生 器およびエフェクトプロセッサの多様なＲＡＭ構造およびＲＯＭ構造を有するミ ュージカルインスツルメントディジタルインターフェイス（ＭＩＤＩ）の相互接 続を示す概略ブロック図である。 図７は、図１に示されるウェーブテーブルシンセサイザ装置のピッチ発生器を 例示する概略ブロック図である。 図８は、図７に示されるピッチ発生器において使用される好適な１２タップ補 間フィルタの周波数応答を例示するグラフである。 図９は、図７に示されるピッチ発生器のサンプルグラバの動作を例示するフロ ーチャートである。 図１０は、図７に示されるピッチ発生器のファーストインファーストアウト（ ＦＩＦＯ）バッファのアーキテクチャを示す概略ブロック図である。 図１１は、図１に示されるウェーブテーブルシンセサイザデバイスのエフェク トプロセッサの実施形態を例示する概略ブロック図である。 図１２は、図１１に示されるエフェクトプロセッサにおいて使用するための線 形フィードバックシフトレジスタ（ＬＦＳＲ）の実施形態を示す概略絵図である 。 図１３は、図１１に示されるエフェクトプロセッサにおいて使用するための状 態スペースフィルタを示す概略回路図である。 図１４は、ノート信号に適用するための振幅エンベロープ関数を示すグラフで ある。 図１５は、チャネルエフェクト状態マシンを示す概略ブロック図である。 図１６は、コーラス処理回路の構成要素を例示する概略ブロック図である。 図１７は、リバーベレーション（リバーブ）処理回路の構成要素を例示する概 略ブロック図である。本発明を実施するための様式 図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、１対の概略ブロック図はウェーブテーブル シンセサイザ装置100の２つの実施形態の高レベルブロック図を例示し、この装 置は、メモリからの格納されたウェーブテーブルデータにアクセスして演奏用の 複数の音声の音楽信号を発生する。ウェーブテーブルシンセサイザ装置100は、 従来技術のウェーブテーブルシンセサイザと比較して実質的に低減されたメモリ サイズを有する。例示の実施形態において、ROMメモリのサイズは、例えば約300 キロバイト等の、0.5メガバイトよりも小さい量まで低減され、RAMメモリのサイ ズはおよそ１キロバイトまで低減されるが、本明細書中に開示される複数のメモ リ保存技術を用いて、高品質オーディオ信号を生成する。例示の実施形態におい て、ウェーブテーブルシンセサイザ装置100は32種の音声を支援する。大半の楽 器用の音調(note)は、その各々がウェーブテーブルシンセサイザ装置100の音声 に対応するが、２種の成分、すなわち、高周波数サンプルおよび低周波数サンプ ルに分離される。従って、32種の音声の各々についての２つの周波数成分は64個 の独立オペレータとして実現される。オペレータは単一波形データストリームで あり、１音声の１周波数成分に対応する。ある場合には、32よりも少ない別々の 音声が場合により(occasionally)処理されるように、２つより多い周波数帯域サ ンプルが使用されて音調を再現する。別な場合、１つの周波数帯域信号が音調を 再現するのに十分である。 場合により、オペレータの全部が、２つ以上のオペレータを使用した音調を奏 でて、32音声全てが支援されるようにする。この条件を適合させるために、音に 最も寄与しなかったものが判定され、新たな「ノートオン」メッセージが必要な 場合には、最も奇与しなかった音調が終了される。 複数の独立オペレータの使用は、ウェーブテーブルシンセサイザにおける多層 化(layering)技術およびクロスフェード技術の実現をも促進させる。多数の音お よび音響効果は複数のシンプルな音の組み合わせである。多層化は１度に複数の 波形の組み合わせを用いる技術である。音響成分が多重音で用いられる場合、メ モリは節約される。クロスフェードは多層化に類似の技術である。経時的に変化 する多くの音は、経時的に変化する振幅を有する２個以上の成分音を使用するこ とにより再作成される。クロスフェードは、いくつかの音が特定音成分として始 まると起こるが、経時的に異なる成分に変化する。 ウェーブテーブルシンセサイザ装置100は、ミュージカルインスツルメントデ ィジタルインターフェイス（MIDI）インタープリタ102、ピッチ発生器104、サン プルリードオンリーメモリ（ROM）106、およびエフェクトプロセッサ108を含む 。一般に、MIDIインタープリタ102は入来するMIDIシリアルデータストリームを 受け、データストリームを解析し、サンプルROM 106から適用情報を抽出し、適 用情報をピッチ発生器104およびエフェクトプロセッサ108に転送する。 図１Ａに示される一実施形態において、MIDIシリアルデータストリームはシス テムバス122を介してホストプロセッサ120から受信される。典型的ホストプロセ ッサ120は、Pentium^TMプロセッサまたはPentium Pro^TMプロセッサのようなｘ86 プロセッサである。典型的なシステムバス122は、例えば、ISAバスである。 図１Ｂに示される第２の実施形態において、MIDIシリアルデータストリームは 、ゲームまたはおもちや等の装置のキーボード130から受信される。 サンプルROM 106は、パルスコード変調（PCM）波形としてコード化され、かつ 、低帯域および高帯域を含む２個のばらばらな周波数帯域に分割される音声音調 の形態で、ウェーブテーブル音響情報サンプルを格納する。音調を２個の周波数 帯域に分割することにより、処理されるオペレータの数は２倍になる。しかし、 低帯域と高帯域の間の好適に選択された周波数分割を利用して達成されるメモリ サイズの実質的低減により、追加オペレータの不利な点は間違いなく相殺される 。 音を持続させるために、実質的メモリ低減が達成されるが、それは、高周波数 帯域が高周波数帯域信号の１周期サンプルから再構築されるように、高周波数ス ペクトル内容が正確に選択された周波数分割の境界についてほぼ一定だからであ る。高周波数成分が除去されると、低周波数帯域がより低いレートでサンプリン グされ、低帯域信号の長いスペクトル進化(spectral evolution)を格納するのに 、より小さいメモリが使用される。 打楽器音(percussive sound)については、高周波数成分が急速に減衰しまたは 静止状態になるので、高周波数帯域が高いレートでサンプリングされたとしても 、実質的メモリ低減は達成される。高周波数成分は除去され、高周波数サンプリ ング時間より遥かに長いサンプリング期間の間、低周波数帯域はより低いレート でサンプリングされ、静的波形をフィルタ処理して、処理した静的信号成分を波 形に加えることによっては容易に復元されないわずかなスペクトル変化を再作成 する。 サンプルROM 106に格納されたパルスコード変調（PCM）波形は、信号のスペク トル内容により、サンプルが高周波数帯域成分を表しているのか、それとも、低 周波数帯域成分を表しているのかを判定されたとおりに、実質的に可能な限り低 いサンプリングレートでサンプリングされる。ある実施形態において、可能な限 り低いサンプリングレートでのサンプリングは、サンプルを保持するためのRAM 、多様なバッファ、およびFIFOの格納サイズ、ならびにデータ経路幅を実質的に 低減し、それにより、回路サイズを低減する。サンプルは、高周波数帯域成分お よび低周波数帯域成分を一貫したサンプリングレートに復元するように、処理よ り 以前に実質的に補間される。 MIDIインタープリタ102は31.25キロボーの規格レートでMIDIシリアルデータス トリームを受信し、シリアルデータをパラレルフォーマットに変換し、MIDIパラ レルデータをMIDIコマンドおよびMIDIデータに構成要素分析する。MIDIインター プリタ102はMIDIコマンドをデータから分離し、MIDIコマンドを翻訳し、ピッチ 発生器104およびエフェクトプロセッサ108による使用のための制御情報へとデー タをフォーマットし、MIDIインタープリタ102とピッチ発生器104およびエフェク トプロセッサ108の多様なRAM構造およびROM構造との間でデータおよび制御情報 を通信する。MIDIインタープリタ102は、MIDI音調数、サンプル数、ピッチチュ ーニング、ピッチ曲げ、およびビブラートデプスを含む、ピッチ発生器104に付 与するための制御情報を発生する。MIDIインタープリタ102は、チャネルボリュ ーム、パンレフトおよびパンライト、リバーブデプス、およびコーラスデプスを 含む、エフェクトプロセッサ108に付与するための制御情報をも発生する。MIDI インタープリタ102は、音響合成処理についての制御情報の初期化を調整する。 一般に、ピッチ発生器104はオリジナルに記録されたサンプリングレートと同 等なレートでサンプルROM 106からサンプルを抽出する。ピッチ発生器104はサン プリングレートを変えるので、ビブラートエフェクトはピッチ発生器104により 組み入れられる。ピッチ発生器104はまた、エフェクトプロセッサ108による使用 のためのサンプルを組み入れる。 より特定的には、ピッチ発生器104は、ピッチチューニング、ビブラートデプ ス、およびピッチ曲げエフェクトを考慮に入れて、要求されたMIDI音調数により 決定されるレートで、サンプルROM 106から未加工サンプルを読み出す。ピッチ 発生器104は、オリジナルサンプリングレートを一定の44.1KHzのレートに補間す ることによりサンプリングレートを変換し、エフェクトプロセッサ108によって 使用するためのサンプルを同期化する。補間されたサンプルは、ピッチ発生器10 4とエフェクトプロセッサ108との間でバッファ110に格納される。 一般に、エフェクトプロセッサ108は時変フィルタリング処理、エンベロープ 発生、ボリューム（volume）、MIDI特殊パン（pan）、コーラス、およびリバー ブのようなエフェクトをデータストリームに追加して、一定レートで動作してい る間に、データのオペレータおよびチャネル特殊制御を発生する。 エフェクトプロセッサ108は補間されたサンプルを受け、エンベロープ発生お よびフィルタリング動作により音響生成品質を向上させながら、ボリューム、パ ン、コーラス、およびリバーブのようなエフェクトを追加する。 図２を参照すると、フローチャートは、サンプルエディタにより指示されるよ うに実施される、持続音、打楽器音、およびそれ以外の音を含む音響についての 副帯域音声サンプルをコード化する方法の実施形態を例示する。この方法は、第 １次低域通過フィルタ210工程、第２次低域通過フィルタ220工程、高域通過フィ ルタ230工程、オプションの低域通過ルーピング強制フィルタ240工程、低域通過 ルーピング250工程、オプションの高域通過ルーピング強制フィルタ260工程、高 域通過ルーピング270工程、成分間引き280工程、および雑多な再構築パラメータ 調整290工程を含む複数工程を含む。 第１次低域通過フィルタ210工程は上限を高周波数帯域のためのサンプリング レートに設定するために使用され、これにより、音響信号再作成の最大限の総合 的忠実度を確立する。ウェーブテーブルシンセサイザ装置100は、８ビットPCMデ ータを支援することにより、最大スペクトル成分からのノイズ性能に対して50dB 信号を維持する。高周波数帯域についてのサンプリングレート上限は、第次１低 域通過フィルタの周波数特性を決定する。 図３は、好適なサンプル生成低域通過フィルタ（図示せず）の周波数応答を示 すグラフである。例示の実施形態において、サンプル発生において使用されるフ ィルタは2048タップの有限インパルス応答（finite impulse response(FIR)）フ ィルタであり、これは累乗された(raised)余弦ウインドウを正弦関数に適用する ことにより生成される。例示の具体例では5000Hzの、サンプルエディタにより特 定されるカットオフ周波数は、フィルタリングプログラムによりアクセスされる １組の係数を発生する。この具体例では、余弦ウインドウ内部の係数は0.42、-0 .5、および+0.08である。 第２次低域通過フィルタ220工程は、音の主要成分としてコード化される低周 波数帯域信号を生成する。第２次低域通過フィルタ220工程についてのカットオ フ周波数は幾分かは任意で選択される。カットオフ周波数のより低い選択値はよ り少ないサンプルを有する低周波数帯域信号を有利に生成するが、高周波数帯域 信号をコード化するという困難さを増大させるという点で不都合である。カット オフ周波数のより高い選択値は高周波数帯域信号をコード化するという困難さを 有利に低減するが、節約できるメモリ量はより少ないという点で不都合である。 好適な技術は、35dBを越える値で減衰される成分を高周波数帯域信号に置くカッ トオフ周波数の選択工程を最初に含む。第２次低域通過フィルタの出力は、エン ベロープ平坦化副工程222における可変ゲインステージを通過させられて、一定 振幅を有する信号を生成する。 エンベロープ平坦化副工程222はサンプリングされた波形に人工エンベロープ を圧縮および適用することを含む。経時的に減衰する音響は、オリジナルの音の 振幅が人工的に平坦化または平滑化されなければ、通常はルーピングされること ができる。エンベロープの適用は、最初の減衰が再作成において再現される場合 はルーピングされている非減衰音により、減衰する音響が近似されることを可能 にする。 第２次低域通過フィルタ220工程の出力信号は、オリジナルの信号と同じ振幅 でダイナミックな範囲の多くを包含する。８ビットPCMフォーマットでコード化 されるサンプルについては、量子化ノイズは信号強度減少につれ差し障りのある ものとなる。量子化ノイズに関して高信号強度を維持するためには、信号の減衰 が自然処理により生成されて指数関数的減衰に近似させると仮定すれば、エンベ ロープ平坦化副工程222は減衰する信号を平坦化する。 エンベロープ平坦化副工程222はまず最初に、減衰する信号224のエンベロープ を概算する。20ミリ秒ウインドウが審査され、各ウインドウは、そのウインドウ における最大信号エクスカーションを表すエンベロープ値を指定される。エンベ ロープ平坦化副工程222は次に、ウインドウの最初の信号に関連して、例えば0.0 2から1.0の範囲にわたる指数についての値を用いて、真の指数関数的減衰226へ の最良の近似を探す。最良の指数関数的適合は再構築のために記録される。次い で、エンベロープ平坦化副工程222は逆エンベロープ228を有する音響サンプルを 処理して、概ね平坦な信号を構築する。概ね平坦な信号は記録されたエンベロー プを用いてオリジナルの波形に近似するように再構築される。 高域通過フィルタ230工程は、第２次低域通過フィルタ220工程に相補的であり 、同一カットオフ周波数を使用する。信号の高域通過部分は最大信号強度を維持 するように増幅される。 ルーピングは、ピッチ処理された音響波形の早期部分のみが格納されて、全波 形の格納を除去する、ウェーブテーブル処理戦略である。大半のピッチ処理され た音は一時的に冗長で、ピッチ処理された音の時間ドメイン波形は、ある時間間 隔の後に反復する、または概ね反復する。副帯域コード化方法は、低域通過ルー ピング強制フィルタ240工程、低域通過ルーピング250工程、オプションの高域通 過ルーピング強制フィルタ260工程、および高域通過ルーピング270工程を含む幾 つかのルーピング工程を含む。 オプションの低域通過ルーピング強制フィルタ240工程は、音をわずかに変化 させることによって周期的にならない音をコード化して、音響信号を周期的にな るように強制するのに最も好適に使用される。大半の打楽器音は決して周期的に ならない。他の音は周期的になるが、極めて長い時間間隔が経た場合のみである 。低域通過ルーピング強制フィルタ240工程は第１次低域通過フィルタ210工程、 第２次低域通過フィルタ220工程、および高域通過フィルタ230工程から生じるサ ンプル波形に適用される。低域通過ルーピング強制フィルタ240工程は、好適な ほぼ周期的な波形を発生するように使用されるが、この波形はループで再現され 、可聴で差し障りのある人工物を導入することなく実施される。 非周期的波形は通常は、非調和高周波数スペクトル内容のせいで、非周期的形 態を有する。波形のルーピングが重要な期間のルーピング処理により徐々に促進 されるように、高周波数成分は低周波数成分よりも急速に減衰する。ルーピング 時間は異なる楽器および音響ごとに変わる。様々の波形についてのルーピング手 順および作用は、ウェーブテーブル合成の技術で周知である。低域通過ルーピン グ強制フィルタ240工程は、経時的に変化する選択性を有するくし形(comb)フィ ルタを使用して、非周期的波形からの非調和スペクトル成分の除去を加速する。 一実施形態において、ループ強制処理は手動であるが、ここでは、選択性があま りに急速に増大する場合には、くし形フィルタの動作が好適である。一般的には 、フィルタの期間が所望の音調の基本周波数の整数倍であるように選択される場 合 に、低域通過ルーピング強制フィルタが最善に機能する。差し障りのある人工物 を導入することなく波形のルーピング処理を促進する係数が求められる。 図４を参照すると、概略ブロック回路図は低域通過ルーピング強制フィルタと して使用するためのくし形フィルタ400の実施形態を例示する。ルーピング処理 のコンセプトは、信号が反復する期間を検出するための信号のサンプリングおよ び分析に関連する。低域通過ルーピング強制フィルタは、信号のサンプリングお よび分析に加えて、低域通過フィルタリングを含む。期間(period)が見つかって いるかどうかを判断するのに、様々の規則が適用される。１つの規則は、波形が ＤＣすなわちゼロ振幅レベルと交差する２点によりこの期間が限定され、この２ 点における導関数が均等と見なされる範囲内にあることである。２つ目の規則は 、この期間がサンプルの基本周波数の期間に等しいか、基本周波数の期間の整数 倍に等しいか、いずれかであるということである。 くし形フィルタ400は可変ゲインを有し、期間強制フィルタとして使用される 。くし形フィルタ400は、遅延ライン402、フィードバック増幅器404、入力増幅 器406、および加算器408を含む。入力信号は入力増幅器406の入力端子に付与さ れる。遅延ライン402からのフィードバック信号は、フィードバック増幅器404の 入力端子に付与される。増幅入力信号および増幅フィードバック信号は、入力増 幅器406およびフィードバック増幅器404からそれぞれ、加算器408に付与される 。遅延ライン402は、加算器408からの増幅フィードバック信号と増幅入力信号の 和を受信する。くし形フィルタ400からの出力信号は加算器408からの出力信号で ある。フィードバック増幅器404は時変選択性ファクタαを有する。入力増幅器4 06は時変選択性ファクタα−１を有する。 くし形フィルタ400は２個の設計パラメータを有し、すなわち、サンプリング 周波数（44.1KHz）でのサンプルにおける遅延ライン402のサイズＮと、時変選択 性ファクタαである。一般的には、Ｎは、フィルタの期間が所望の音調の基本周 波数の期間に等しくなるように選択されるか、フィルタの期間が基本周波数の整 数の期間になるように選択されるか、いずれかである。選択性ファクタαの経時 的変化は、一連のラインセグメントとしてモデル化される。選択性ファクタαは 図５に描かれており、通常はゼロで始まり、徐々に増大する。信号の調和内容 のレベルは、選択性ファクタαが増大するにつれて、徐々に減少する。選択性フ ァクタαの典型的な最終値は0.9である。 図２を再び参照すると、低域通過ルーピング250工程は伝統的ウェーブテーブ ルサンプル発生プロセスと一致する。従来技術のウェーブテーブルサンプル発生 方法および伝統的ウェーブテーブルサンプル発生方法は全て、当該技術で公知で あるが、低域通過ルーピング250工程において適用可能である。これらの方法は 一般に、音響信号をサンプリングする工程、時間ドメイン波形が反復する期間を 決定するように好適なサンプリング期間全体でサンプルをルーピングする工程、 全期間においてサンプルを保持する工程を採用する。サンプルが実施されると、 ループの全期間を通して波形の保持されたサンプルが反復してメモリから読み出 され、処理され、音を再現するように実施される。 オプションの高域通過ルーピング強制フィルタ260工程は低域通過ルーピング 強制フィルタ240工程に類似するが、音の高周波数成分について実施される。高 域通過ルーピング強制フィルタ260工程は、高域通過フィルタ230工程の結果とし て生じるサンプル波形に適用される。高域通過ルーピング強制フィルタ260工程 は、時変選択性を有する図４に示されたくし形フィルタ400を使用して、非周期 的波形からの非調和スペクトル成分の除去を加速する。くし形フィルタ400は、 サンプリング周波数でのサンプルにおける遅延ライン402のサイズＮと、高周波 数帯域サンプルに好適な、時変選択性ファクタαとを使用して作動される。 高域通過ルーピング270工程は低域通過ルーピング250工程に類似するが、音の 高周波数成分について実施されるという点を例外とする。高域通過ルーピング27 0は、高域通過ルーピング強制フィルタ260工程の結果として生じるサンプル波形 に適用される。 成分間引き280工程はサンプル生成のダウンサンプリング動作である。成分間 引き280工程以前の副帯域音声サンプルコード化工程は、例えば44.1KHzのオリジ ナルの音信号のサンプリングレートで実施されるが、それは、音響信号の反復周 期構造の生成は高サンプリングレートで促進されるからである。成分間引き280 工程はサンプリングレートを低減してサンプルROM 106におけるメモリを保存し 、低減サンプリングレートを有する高周波数帯域波形および低周波数帯域波形を 含 む２個のルーピングされたPCM波形を発生するが、それ以外ではこれら波形は低 域通過ルーピング250工程および高域通過ルーピング270工程において発生される ルーピングされた信号と同一である。 ウェーブテーブルシンセサイザのための波形の調整の目標は、聞き取れないル ープを波形へ導入することである。波形の不連続性がループが導入されている場 所に挿入されない場合、ループは聞き取り不可能であり、波形の第１次導関数（ 傾き）も連続であり、波形の振幅はほぼ一定であり、ループサイズは音の基本周 波数の整数倍と等しい。これらの規定に適う波形は、例えば44.1KHzのオリジナ ルの音響信号のサンプリングレートで波形が過剰サンプリングされた場合に、最 も容易に見つかる。成分間引き280工程は、低域通過ルーピング250工程および高 域通過ルーピング270工程のそれぞれで生成された低周波数帯域ループ処理済み サンプルおよび高周波数ループ処理済みサンプルのように響く波形を生成するの に採用されるが、実質的にはサンプルを格納するためのメモリサイズを低減する 。 成分間引き280工程は、間引き比の決定282、間引きされた場合に整数のループ サイズを生成するためのピッチシフト284、整数のループ端点を発生するための ゼロ挿入286、間引き288、および仮想サンプリングレートの算出289の副工程を 含む。間引き比を決定する工程282は、図８に示される補間フィルタの演算特性 に基づいた間引き比の選択を含む。遷移帯域802の低周波数端縁は0.4fsであり、 間引き比を規定する。間引き比は最初のフィルタリング工程により制約され、フ ィルタリング周波数は、補間フィルタと共に用いられた場合に有効となるように 選択される。 ピッチシフトおよび補間は、楽器のトーン品質（音色）がピッチのわずかな変 化と共に過激には変化しないので、メモリを保存するために使用される。従って 、ピッチシフトおよび補間は、わずかに異なるサンプリングレートで再現された 場合に、記録された波形がオリジナルの音にピッチが類似するトーンの代用にさ れ得るように使用される。大規模なピッチシフトは高ピッチビブラート音のよう なオーディオ人工物を生成するけれども、ピッチシフトおよび補間は小規模ピッ チシフトについても効果的である。 ピッチシフト284工程は立方補間によりピッチをシフトして、間引きと同時に 整数ループサイズを生成する。ピッチシフト284は、具体例のウェーブテーブル シンセサイザ装置100のみが整数であるループサイズを支持するので、例示の実 施形態において使用される。ウェーブテーブルシンセサイザの他の実施形態は、 ピッチシフト284工程が省かれるように、整数ループサイズに制限されない。一 具体例においては、44.1KHzのサンプリングレートでの37個のサンプルの長さを 有するループは、４の間引き比で間引きされ、9.25のループ長を生じる。整数以 外のループ長は例示のウェーブテーブルシンセサイザ装置100によっては支持さ れない。それゆえ、ピッチシフト284工程は、36個のサンプルの期間と共に44.1K Hzでサンプリングされた新たな波形を生成するように、立方補間により1.027777 のファクタだけ波形の周波数をピッチシフトするために使用される。 ゼロ挿入286工程は、処理された波形が間引き比により完全には除算不可能で ある場合に採用される。サンプル波形の最初にゼロが追加されて、間引き比によ りループ点を除算可能とするのに十分なだけ波形を移動させる。 間引き288工程は、波形からサンプルを捨てることにより、低減されたサンプ リング比の新たな波形を生成する。捨てられたサンプル数は、間引き比282工程 を決定する際に決定された間引き比により決定される。例えば、ゼロ挿入286工 程の結果として生じる36サンプルの波形は、４個毎のサンプルが維持されて他の サンプルが捨てられるように、４の間引き比により間引きされる。 仮想サンプリングレート289工程の計算は、再現された信号が最初のサンプリ ングされた信号のピッチを再作成するように、仮想サンプリングレートを調節す るために使用される。この計算は、ピッチシフト284工程において生じる周波数 変動に順応するように行われる。例えば、最初の音調が1191.89Hzの周波数を有 していて、1.027777だけ調節されて36のループサイズを生成する場合、この音調 の周波数は1225Hzにシフトされる。11025Hzのサンプリングレートを有する再現 波形が９個のサンプルのループサイズで奏でられる場合、トーンのピッチは1225 Hzである。1191.89Hzの最初の音調周波数を再作成するために、再現波形の仮想 サンプリング周波数が1.027777だけ下降調整され、その結果、新たな波形が1072 7Hzの仮想サンプリングレートと９のループサイズを有し、1191.89H zでトーンを生成する。 雑多な再構築パラメータ調節290工程はオプションで採用されて、必要に応じ て１音調ごとについてサンプルを改善し、あるいはメモリを保存する。可変サン プル比ウェーブテーブル合成技術は、持続音と打楽器音の両方に適用されるよう に、特定音響信号について様々の実現パラメータの注意深い選択を採用して、高 度な音響品質を達成する。これらの実現パラメータは、分離周波数、フィルタ周 波数、サンプリング期間などを含む。 例えば、可変フィルタが手動で適用された場合は、波形は改良された再現音調 を時折生成する。別な具体例では、サンプルにおける１を越える周波数帯域によ り、または２個以上の楽器によっても単一サンプルが共有される場合は、メモリ は保存される。波形共有の特定の例示は汎用MIDI仕様にあり、そこでは、４台の ピアノが音響グランドピアノを含んで規定される。４台のピアノ全てについての 波形は同一であり、各ピアノは１以上の再構築パラメータの変動により異なる音 響を生成する。 別の具体例では、２個のパラメータが時変フィルタの初期フィルタカットオフ を制御する。１個のパラメータは１音調の力に基づいてフィルタカットオフを降 下させる。音調が穏やかに(softer)奏でられるほど、初期カットオフ周波数は低 くなる。第２のパラメータは、音調のピッチシフトの量に基づいて初期カットオ フ周波数を調節する。音調が上向きにピッチシフトされるにつれて、カットオフ は低下される。下向きのピッチシフトはより強い調和内容を生成する。第２パラ メータの調節は、スプリットを横断する平滑な音色遷移を促進する。 図６を参照すると、ミュージカルインスツルメントディジタルインターフェイ ス（MIDI）インタープリタ102とピッチ発生器104およびエフェクトプロセッサ10 8から構成される様々のRAMおよびROM構造体との相互接続が概略ブロック図で示 される。MIDIインタープリタ102はMIDIインタープリタROM 602に直接接続され、 さらに、MIDIインタープリタRAMエンジン606を経由してMIDIインタープリタRAM6 04に接続される。MIDIインタープリタRAMエンジン606は、ファーストインファー ストアウト（FIFO）610およびピッチ発生器データエンジン612を介してピッチ発 生器RAM 608にデータを供給する。MIDIインタープリタRAMエンジン606および ピッチ発生器データエンジン612は、エフェクト処理を制御するための制御器ま たは状態マシンであるのが典型的である。MIDIインタープリタRAMエンジン606は 、ファーストインファーストアウト（FIFO）616およびエフェクトプロセッサデ ータエンジン618を介してエフェクトプロセッサRAM 614にデータを供給する。MI DIインタープリタRAMエンジン606は、ファーストインファーストアウト（FIFO） 620およびエフェクトプロセッサデータエンジン618を介してエフェクトプロセッ サRAM 614からデータを受信する。 MIDIインタープリタROM 602は、「ノートオン」コマンドの供給に応じてMIDI コマンドおよびフォーマットデータを翻訳するためにMIDIインタープリタ102が 使用する情報を供給する。MIDIインタープリタROM 602は、楽器情報、音調情報 、オペレータ情報、およびボリューム／表現（expression）ルックアップテーブ ルを含む。 楽器情報は楽器に特有である。MIDIインタープリタROM 602の楽器情報セクシ ョンにおける１エントリは、ウェーブテーブルシンセサイザ装置100により支援 される各楽器に対して割り当ておよびコード化が行われる。１楽器についての楽 器情報に含まれるものは以下の通りである：（1）複数サンプルの総数または最 大数、（2）コーラスデプスデフォルト、（3）リバーブデプスデフォルト、（4 ）パンレフト／ライトデフォルト、および（5）音調情報へのインデックス。複 数サンプル番号はMIDIインタープリタ102にその楽器に利用できる複数サンプル の数を知らせる。コーラスデプスデフォルトは、エフェクトプロセッサ108にお いて処理するための楽器ごとに発生されるコーラスのデフォルト量を指定する。 リバーブデプスデフォルトは、エフェクトプロセッサ108において処理するため の楽器ごとに発生されるリバーブのデフォルト量を指定する。パンレフト／ライ トデフォルトは、一般的には打楽器系（パーカッション）楽器について、デフォ ルトパン位置を指定する。音調へのインデックスは、１楽器ごとの複数サンプル に対応する音調情報の最初のエントリを指摘する。複数サンプル数パラメータは 、楽器に関連する第１エントリ後のエントリを規定する。 音調情報は複数サンプル音調ごとに固有の情報を含み、さらに以下のものを含 む：（1）最大ピッチ、（2）自然ピッチ、（3）オペレータ数、（4）エンベロー プスケーリングフラグ、（5）オペレータROM（OROM）／エフェクトROM（EROM） インデックス、および（6）時変フィルタオペレータパラメータ（FROM）インデ ックス。最大ピッチは最大MIDIキー値すなわちMIDI「ノートオン」コマンドの一 部に対応し、これに対して特定の複数サンプルが使用される。自然ピッチはMIDI キー値であり、これに対して格納されたサンプルが記録される。音調のピッチシ フトは、要求されたMIDIキー値と自然ピッチ値の間の差により決定される。オペ レータ数は、組み合わさって音調を形成する個々のオペレータまたはサンプルの 数を規定する。エンベロープスケーリングファクタは、エンベロープ状態マシン （図示せず）がピッチの変化を用いて共にエンベロープ時間定数を見積もる。通 常は、エンベロープ状態マシンは、音調の自然ピッチ値からのMIDIキー値の変動 に基づいて、エンベロープ時間パラメータを見積もる。OROM／EROMインデックス は、オペレータ数により規定される後続シーケンスのエントリと組み合わさって 全音調を包含する音調の第１オペレータROMエントリを指摘する。OROM／EROMイ ンデックスはまた、オペレータごとのエンベロープパラメータを指摘する。FROM インデックスは、音調と関連するフィルタ情報ROM（図示せず）における構造を 指摘する。 オペレータ情報は、複数サンプルを発生するために使用される個々のオペレー タまたはサンプルに特有である情報を含む。オペレータ情報パラメータは以下の ものを含む：（1）サンプルアドレスROMインデックス、（2）自然サンプリング レート、（3）4分の1ピッチシフトフラグ、および（4）ビブラート情報ROMポイ ンタ。サンプルアドレスROMインデックスは、開始アドレス、終了アドレス、お よびループカウントを含む格納サンプルと関連するアドレスを含むサンプルアド レスROM（図示せず）におけるアドレスを指摘する。自然サンプル比は格納サン プルのオリジナルのサンプリングレートを表す。自然サンプリングレートは「ノ ートオン」コマンドの受信時のピッチシフト変化を算出するために使用される。 4分の1ピッチシフトフラグは、ピッチシフト値が半音でまたは4分の1半音で計算 されるかどうかを指定する。ビブラート情報ROMポインタは、オペレータについ てのビブラートパラメータを供給するMIDIインタープリタROM 602のビブラート 情報へのインデックスである。 ボリューム／表現ルックアップテーブルは、MIDIインタープリタ102について チャネルボリュームとチャネル表現制御を促進するためのデータを含む。 MIDIインタープリタRAM 604は、相互接続FIFOについての内部オペレータおよ び一時格納装置の状態に関する情報を格納する。MIDIインタープリタRAM 604は 、チャネル情報格納装置、オペレータ情報格納装置、ピッチ発生器FIFO格納装置 、およびエフェクトプロセッサFIFO格納装置を含む。 チャネル情報格納装置はMIDIインタープリタ102に割り当てられて、特定MIDI チャネルに関わる情報を格納する。例えば、16チャネルウェーブテーブルシンセ サイザ装置100において、チャネル情報格納装置は16個の素子を１チャネルにつ き１個ずつ含む。チャネル情報格納装置素子は、特定MIDIチャネルに楽器を指定 するチャネル楽器指定、MIDIチャネル圧コマンドにより指示された通りにエンベ ロープ発生器により音調に追加されるトレモロの量を変化させるためのチャネル 圧値、MIDIピッチ曲げ変更コマンドにより指示された通りに位相デルタ算出期間 中にピッチ発生器104により使用するためのピッチ曲げ値、および許容されたピ ッチ曲げ値の範囲の境界を規定するピッチ曲げ感度を含むパラメータを格納する 。チャネル情報格納素子はまた、ピッチ発生器104の位相デルタ算出において音 調を同調するための精の同調値および粗の同調値、パン制御器変更コマンドによ り指示された通りにエフェクトプロセッサ108のパン発生器により使用するため のパン値、およびビブラートの量を制御してチャネルで誘導する際にピッチ発生 器104により使用するための変調値を含むパラメータを格納する。チャネル情報 格納素子はまた、チャネルボリューム制御器変更コマンドにより指示された通り にエフェクトプロセッサ108のボリューム発生器においてボリュームを設定する ためのチャネルボリューム値、およびチャネル表現制御器変更コマンドに応答し てチャネルのボリュームを制御するためのチャネル表現値を含むパラメータを格 納する。 オペレータ情報格納装置はMIDIインタープリタ102に割り当てされて、オペレ ータに関わる情報を格納する。オペレータ情報格納素子は、オペレータに対する 楽器の現在の指定を規定する楽器指定、「ノートオン」コマンドの受信と同時に 新たな音調に指定するのにオペレータが利用できるかどうかを示す使用中オペレ ータ指定、および特定の音調−オペレータ指定について「ノートオフ」コマンド が発生したかどうかを示すオペレータオフフラグを含むパラメータを格納する。 楽器指定はMIDIインタープリタ102により使用され、同一MIDIチャネルで同一楽 器から既に奏でられた音調を指定する「ノートオン」コマンドの受信と同時にい ずれのオペレータを終結すべきかを決定する。オペレータオフフラグはMIDIイン タープリタ102により使用されて、新たな「ノートオン」コマンドが適応され得 るようにオペレータの終結が起ころうとしているかどうかを決定する。オペレー タ情報格納素子はまた、MIDIチャネルへのオペレータの指定を示すMIDIチャネル パラメータ、所与の音調と関連する多数のオペレータ、およびオペレータが奏で ているチャネルについての「音響持続(sustain)制御器」コマンドの受信を示す 持続フラグを含むパラメータを格納する。持続フラグは、音響持続が解除される まで、またはオペレータが無振幅状態まで減衰するまでエンベロープの減衰状態 にエンベロープ状態マシンを維持するために使用される。オペレータ情報格納素 子はまた、オペレータが奏でているチャネルについて「ソステヌート制御器」コ マンドの受信を示すソステヌートフラグ、音調情報格納インデックス、およびオ ペレータ情報格納インデックスを格納する。ソステヌートフラグは、「ソステヌ ートオフ」コマンドが受信されるまで既存の活性オペレータが「ノートオフ」コ マンドにより終結されるべきでないことを示す。音調情報格納インデックスは指 定された音調情報について音調格納装置を指摘する。オペレータ情報格納インデ ックスは指定されたオペレータ情報についてオペレータ格納装置を指摘する。 MIDIインタープリタ102からピッチ発生器104までデータ情報を搬送するための FIFO 610は、情報を格納し、かつ、ピッチ発生器104により使用するための完全 なメッセージを組み立てるための１個以上の素子を含む一時バッファである。完 全なメッセージは、メッセージタイプフィールド、オペレータが割り当てられた かそれともリリースされたかを示す使用中オペレータビット、いずれのオペレー タが新たなデータで更新されるべきかを指定するオペレータ数、オペレータのMI DIチャネル指定を示すMIDIチャネル数を含む。有効なメッセージタイプには、オ ペレータデータのどのような変化にも応答してオペレータ情報を更新するための 更新オペレータ情報タイプ、変調ホイールおよびピッチ曲げ値に影響するMIDIコ マンドに応答する変調ホイール変更タイプおよびピッチ曲げ変更タイプ、ならび に全サウンドオフメッセージタイプが挙げられる。メッセージはまた、ピッチシ フト情報、ビブラート選択インデックス、サンプルグラバ選択インデックス、オ ペレータごとのオリジナルのサンプリングレートの指定、および変調ホイール変 更パラメータを含む。サンプリングレート指定は、サンプルグラバ706（図７に 示される）において新たなビブラート率および位相デルタ値を算出するために使 用される。変調ホイール変更は、変調ホイール制御器変更コマンドに応答するサ ンプルグラバについて位相デルタ値を算出するために使用される。 MIDIインタープリタ102からエフェクトプロセッサ108までデータ情報を搬送す るためのFIFO 616は、情報を格納し、かつ、エフェクトプロセッサ108による使 用のために完全なメッセージを組み立てるための１個以上の素子を含む一時バッ ファである。完全なメッセージは、メッセージタイプフィールド、オペレータが 割り当てられているかまたは不活性状態にあるかを示す使用中オペレータビット 、エンベロープ状態マシンがピッチシフトに基づいて所与のオペレータについて 時間パラメータを見積もるかどうかを決定するエンベロープスケーリングビット 、いずれのオペレータがメッセージを受け取るべき化を指定するオペレータ数、 オペレータのMIDIチャネル割り当てを示すMIDIチャネル数、および所与のオペレ ータを終結させるノートオフコマンドまたは他のコマンドが起こったかどうかを 判断するためのオペレータオフフラグを含む。有効メッセージタイプは、チャネ ルボリューム、パン変更、リバーブデプス変更、コーラスデプス変更、音響持続 変更、ソステヌート変更、プログラム変更、ノートオン、ノートオフ、ピッチ更 新、全制御器リセット、オペレータスティール、全ノートオフ、および全サウン ドオフの各メッセージである。メッセージはまた、エンベロープスケーリングを 処理するためのエンベロープ状態マシンにより使用されるピッチシフト情報、最 大振幅値を算出するためにエンベロープ状態マシンにより使用される新たなオペ レータの割り当てをメッセージタイプが要求した場合の「ノートオンベロシティ 」、およびメッセージタイプが新たなMIDIパン制御器変更コマンドである場合の パン値を含む。メッセージは、新たなMIDIチャネルボリュームコマンドが受信さ れた場合のチャネルボリューム情報、新たなMIDIコーラスデプスコマンドが受信 され た場合のコーラスデプス情報、および新たなMIDIリバーブコマンドが受信された 場合のリバーブデプス情報を更に含む。メッセージ中の追加情報は、フィルタ状 態マシン（図示せず）により使用するためのフィルタ情報へのインデックスと、 エンベロープ状熊マシンにより使用するためのエンベロープ情報へのインデック スを含む。 FIFO 620は、「オペレータスティール」状態を判定するために使用されるレジ スタである。各フレームにおいて、エフェクトプロセッサ108は全音響への最小 寄与物を判定し、FIFO 620を介してMIDIインタープリタ102に最小寄与物の数を 送信する。新たな「ノートオン」コマンドが受信される一方で、全てのオペレー タが割り当てられた場合、MIDIインタープリタ102は複数フレームのうちで１個 のオペレータまたは複数オペレータを必要に応じてスティールし、新たなノート を割り当てる。MIDIインタープリタ102がオペレータをスティールした場合、メ ッセージはFIFO 616を介して送られ、エフェクトプロセッサ108に状態を知らせ る。 異なる実施形態において、音調のボリューム、オペレータのエンベロープ、他 のオペレータのゲインと比較した場合のオペレータの相対的ゲイン、他の楽器ま たは音響全てに関する楽器の音の大きさ、およびオペレータの表現を含む１個以 上のパラメータの分析により、エフェクトプロセッサ108はオペレータの音調へ の寄与を判定する。表現（expression）は音調のボリュームに匹敵するが、静的 な音の大きさに比して、トレモロを含む、音調の動的な振る舞いにより一層関わ りがある。一実施形態においては、音調のボリューム、オペレータのエンベロー プ、および他のオペレータのゲインと比較した場合のオペレータの相対的ゲイン を監視することにより、エフェクトプロセッサ108は音調の寄与を評価する。エ フェクトプロセッサ108は、サンプリング周波数における１期間ごとの64個のオ ペレータの寄与を評価し、MIDIインタープリタ102へ転送するためのFIFO 620へ の寄与値を書き込む。MIDIインタープリタ102は最小寄与物オペレータを終結し 、新たなオペレータを活性状態にする。 図７を参照すると、概略ブロック図は、未加工サンプルがサンプルROM 106か ら読み出され、処理され、更にエフェクトプロセッサ108に送られるレートを決 定するピッチ発生器104を図示する。１実施形態において、出力データ率は44.1K Hzの各フレームごとに64個のサンプルで、１オペレータあたり１サンプルである 。64個のオペレータについての64個のサンプルが本質的に並列に処理される。各 音声音調は一般に２個のオペレータすなわち高周波数帯域オペレータと低周波数 帯域オペレータへとコード化され、これらは同時に処理されて、２個のウェーブ テーブルエンジンが事実上２個のサンプルを独立して同時に処理するようにする 。 ピッチ発生器104は３個の主要計算エンジンすなわち、ビブラート状態マシン7 02、サンプルグラバ704、およびサンプリングレート変換器706を含む。ビブラー ト状態マシン702およびピッチ発生器データエンジン612は相互接続され、制御情 報およびデータを相互に通信する。ビブラートが選択されると、ビブラート状態 マシン702は、未加工サンプルがサンプルROM 106から読み出される前にわずかな 量だけピッチ位相を修正する。ビブラート状態マシン702はまた、ピッチ発生器R OMデータエンジン708を介してピッチ発生器ROM 707からデータを受信する。ピッ チ発生器データエンジン612およびピッチ発生器ROMデータエンジン708はデータ 格納装置へのアクセスを制御するための制御器または状態マシンである。 サンプルグラバ704およびピッチ発生器データエンジン612はデータおよび制御 信号を交換するように相互接続される。サンプルグラバ704はサンプルROM 106か らの未加工サンプルデータとピッチ発生器ROM 707からのデータを受信する。サ ンプルグラバ704はFIFO 710を介してサンプリングレート変換器706にデータを通 信する。サンプルグラバ704はピッチ発生器RAM 608から現在のサンプルROMアド レスを読み出し、後で論じられる態様でビブラート状態マシン702により決定さ れる修正された位相デルタを加算し、新たなサンプルが読み出されるべきかどう かを判定する。この判定は位相デルタ加算の結果に従って行われる。位相デルタ 加算によりアドレスの整数部分がインクリメントされる場合は、サンプルグラバ 704は次のサンプルを読み出し、例えば深さ12のFIFOについて先の11個のサンプ ルおよび新たなサンプルを保持する、ピッチ発生器FIFO 710の適切なFIFOにサン プルを書き込む。 サンプリングレート変換器706はサンプルROM 106から獲得されたPCM波形デー タを補間する。格納されたPCM波形は、サンプルの周波数内容に依存して、低周 波数成分を含んでいようと高周波数成分を含んでいようと、可能な限り低いレー トでサンプリングされる。通常の線形補間技術は信号を十分に再現し損なう。音 声信号の再作成を実質的に改善するために、サンプリングレート変換器706は256 の比率だけ過剰サンプリングされる12タップの補間フィルタを実装する。図８は 、好適な12タップの補間フィルタの周波数応答を例示するグラフである。 サンプリングレート変換器706はピッチ発生器FIFO 710を介してサンプルグラ バ704に接続され、サンプリングレート変換器フィルタROM 712からデータを受信 する。サンプリングレート変換器706はサンプリングレート変換器出力データバ ッファ714およびエフェクトプロセッサデータエンジン618を介してエフェクトプ ロセッサRAM 614にデータを送る。サンプリングレート変換器706はピッチ発生器 FIFO 710の各FIFOを１度に１フレーム（例えば、44.1KHz）ずつ読み出し、ピッ チ発生器FIFO 710における12個のサンプルについてのサンプリングレート変換動 作を実施して、サンプルを指定されたフレームレート（この例では44.1KHz）に 補間する。補間されたサンプルは、エフェクトプロセッサ108による後続処理の ために、エフェクトプロセッサRAM 614に格納される。 ビブラート状態マシン702は、音調が演奏されている間に、ビブラートまたは ピッチ変動エフェクトを音調に選択的に追加する。ミュージシャンは音に豊かさ を加えるために、ピッチまたは強度のわずかな半周期的変化をつけることが多い 。ピッチのわずかな変更はビブラートと称される。強度のわずかな変更はトレモ ロと称される。トランペットのような楽器によっては、自然にビブラートを含む 。変調ホイール（図示せず）も楽器のビブラートデプスを制御する。２種のビブ ラートが図示の実施形態において実現される。第１タイプのビブラートは楽器の 初期ピッチシフトとして実現される。ビブラートは複数のサイクルにわたるピッ チ定着として生じる。ある実現例において、結果的にビブラートを生じるピッチ シフト処理は格納サンプルに記録される。第２タイプのビブラートは、ピッチ発 生器ROM 707のビブラートセクションに格納されるパラメータを使って実現され 、これは選択された遅延の後にピッチ変動を発生しながら始まる。誘引されるピ ッチシフトの量、開始時間、および終了時間はピッチ発生器ROM 707のビブラー ト セクションに格納される。ある実施形態において、ビブラートが自然なサンプル ピッチに追加される割合を制御する波形は、MIDIインタープリタROM 602におけ るビブラート情報内のビブラートルックアップテーブルに格納される。 サンプルグラバ704は算出位相デルタ値を用いて、サンプルROM 106における現 在のアドレスをインクリメントし、新たなサンプルがサンプルROM 106から読み 出され、ピッチ発生器FIFO 710に書き込まれるべきかどうかを判定する。図９は サンプルグラバ704の動作を図示するフローチャートである。新たなフレームが 始まると（902）、サンプルグラバ704はピッチ発生器RAM 608からサンプルアド レスフラグ（SAF）値904を読み出す。SAF値は、先のフレームアドレスのインク リメントにより、新たなサンプルが読み出されるべきかどうかをサンプルグラバ 704に伝える。SAF値がゼロである場合、サンプルグラバ704は第２処理フェーズ9 40に移行する。SAF値がゼロでない場合には、サンプルグラバ704は、サンプルへ のポインタとして現在のアドレスを用いて、サンプルROM 106から次のサンプル を読み出し（906）、ピッチ発生器FIFO 710にサンプルを書き込む。ROM／RAM帯 域幅制限により、サンプルグラバ704だけが１オペレータにつき１フレームにつ き２個までのサンプルを移動させる。サンプルが移動させられた後は、サンプル アドレスの整数部分がインクリメントされ（908）、ピッチ発生器RAM 608に戻っ て書き込まれる。 サンプルが移動させられると、サンプルグラバ704はサンプルROM 106における アドレスをインクリメントし（910）、必要ならば、次のフレームについてSAFフ ラグ912をセットする。オペレータについての位相デルタは、ビブラート状態マ シン702が位相デルタに対して何らかの修正を実施した後にピッチ発生器RAM 608 から読み出され、現在のサンプルアドレス916に迫加される。位相デルタにより 少なくとも１整数値だけアドレスがインクリメントされる場合は、SAFは非ゼロ 値を含み、更に次のフレームの期間は、新たなサンプルがサンプルROM 106から ピッチ発生器FIFO 710に複写される。インクリメントされた整数アドレスはこの 時点では格納されない。サンプルグラバ704は、サンプルをサンプルROM 106から ピッチ発生器FIFO 710まで移動させた後の次のフレーム期間に、アドレスの整数 部分をインクリメントし、新たな値はピッチ発生器RAM 608に戻って格納される 。 サンプリングレート変換器706はピッチ発生器FIFO 710における各オペレータ についてデータを受信し、そのデータに関してフィルタリング動作を実施して、 例えば44.1KHzの規定のレートまでオリジナルのサンプリングレートを変換する 。各クロックサイクルの間は、サンプリングレート変換器706はピッチ発生器FIF O 710からサンプルを読み出し、サンプリングレート変換器フィルタROM 712から フィルタ係数を読み出し、サンプルをフィルタ係数倍する。乗算結果の積はピッ チ発生器FIFO 710から全てのサンプル（例えば、FIFOアドレスで始まる12個のサ ンプル）について累算される。累算結果の積はサンプリングレート変換器706内 の累算器（図示せず）から移動させられ、更に、サンプリングレート変換器706 の出力バッファ（図示せず）に移動させられ、累算器はクリアされる。サンプリ ングレート変換器706は、ピッチ発生器FIFO 710全て（例えば、64個のFIFO）が 処理されるまで、この処理を反復する。 実施形態において、フィルタ係数はオペレータ多相値により決定される。サン プリングレート変換器フィルタROM 712は256組の12タップフィルタ係数として編 成される。サンプルグラバ704多相は８ビット値であり、オペレータサンプルア ドレスの分数部分の最上位８ビットに等しい。オペレータサンプルアドレスはイ ンデックスとして使用され、サンプリングレート変換器フィルタROM 712におけ る256組みの係数から１組の係数を選択する。 ピッチ発生器ROM 707は、サンプルアドレスROM、ビブラートデフォルトパラメ ータ格納装置、およびビブラートエンベロープパラメータ格納装置を含む３個の データ構造体を含む。サンプルアドレスROMは、特定複数サンプルについての第 １未加工サンプルの開始アドレス位置、サンプルグラバ704がいつ終了されるか を判定するために使用される未加工サンプルの終了アドレス、およびサンプルル ープ処理期間中に終了アドレスから開始アドレスまで逆方向にカウントを行うた めのループ減算カウントを各サンプルごとに含むサンプルROM 106に格納された 複数サンプルについてのサンプルアドレスを格納する。 ビブラートデフォルトパラメータ格納装置は、MIDIインタープリタRAM 604に おける各オペレータ情報格納装置に対応するパラメータを保持する。ビブラート デフォルトパラメータは、ビブラートが初期ピッチシフトとしてまたは自然なビ ブラートとして実現されるかを指定するモードフラグと、オペレータに加算され るまたはそこから減算されるピッチ変化の量を指定するセントパラメータとを含 む。２種のビブラートは、時変周期的振動実現およびピッチランプまたはピッチ シフト実現を含めて実現される。ビブラートデフォルトパラメータは、ビブラー トが両方のタイプのビブラートについていつ開始されたかを指定する開始時間を 含む。ビブラートデフォルトパラメータはまた、時変周期的ビブラート実現につ いてビブラートがいつ終了されるべきかを指定する終了時間か、ピッチシフトビ ブラート実現についてピッチが自然なピッチまで上昇させられるべき割合か、い ずれかを含む。 ビブラートエンベロープパラメータ格納装置は、サンプルグラバ704の位相デ ルタパラメータを修正するビブラート状態マシン702により使用するためのエン ベロープ形状を保持する。 ピッチ発生器RAM 608は、ビブラート状態マシン702とサンプルグラバ704によ りそれぞれ使用するためのビブラート状態マシン情報および変調値を含む大型ブ ロックのランダムアクセスメモリである。ビブラート状態マシン情報は、各オペ レータについてサンプルアドレス値をインクリメントするための位相デルタパラ メータ、最近の位相デルタパラメータを保持するための前の位相デルタ、および オペレータに加算するための初期位相デルタを保持して初期ピッチシフトビブラ ートを実現するための開始位相デルタを含む。ビブラート状態マシン情報はまた 、位相デルタを算出するためのオリジナルのサンプリングレート、自然なビブラ ート実現のための最大の位相デルタを規定する位相デプス、要求されたキー値を 達成するためにピッチシフトの量を示すピッチシフト半音およびピッチシフトセ ント値を含む。ビブラート状態マシン情報は、64個のオペレータの各々について ビブラート状態マシン702の現在の状態を格納するビブラート状態パラメータ、 ビブラートが始まる開始時間を指定する64期間にわたるサンプリング周波数での １カウントのサイクルを格納するためのビブラートカウント、各フレームについ て位相デルタに加算されるべきデルタ値を保持するビブラートデルタパラメータ を更に含む。ビブラート状態マシン情報としては、使用中オペレータフラグ、或 る処理がデータを発生している対称のMIDIチャネルを示すMIDIチャネル識別子、 お よびMIDIインタープリタROM 602のビブラート情報へのインデックスおよびサン プルグラバ情報へのインデックスが挙げられる。 変調値は、MIDIインタープリタ102によりMIDIインタープリタRAM 604のピッチ 発生器FIFOに書き込まれるチャネル変調値を格納する。 サンプリングレート変換器706は、ランダムアクセスメモリRAMすなわちピッチ 発生器RAM 608を含み、これはサンプルROM 106におけるサンプルをピッチ発生器 FIFO 710にアドレス指定するための現在のサンプルアドレスを格納する。サンプ リングレート変換器RAMはまた、各オペレータについてサンプルアドレスの分数 部分を保持する多相パラメータを含む。全てのサンプリング周波数期間において 、全てのオペレータについて、サンプリングレート変換器706は多相値をサンプ ルR0M 106への整数アドレスに加算し、各フレームについての位相デルタ値を加 算し、分数結果を多相格納装置に格納する。RAMはまた、サンプルグラバ704によ り算出されるサンプルアドレスと最初のサンプルアドレス値との間の差を保持す るためのサンプル前進(advance)フラグを保持する。後続フレームにおいて、サ ンプリングレート変換器706はサンプル前進フラグを読み出し、これはサンプルR OM 106からピッチ発生器FIFO 710まで移動させられるべきサンプル数を決定する 。RAMはまた、ピッチ発生器FIFO 710における最新サンプルの位置をサンプリン グレート変換器706に知らせるFIFOアドレスを含む。 図１０を参照すると、ピッチ発生器FIFO 710の構造を概略ブロック図に示す。 図示の実施形態では、ピッチ発生器FIFO 710は64個のオペレータのうち各オペレ ータについて最近のサンプルと先行の11個のサンプルを保持する。ピッチ発生器 FIFO 710は64個のバッファ1002および1004として編成され、各バッファは128ビ ットワードである。サンプリングレート変換器706は、１クロックサイクルあた りIFIFOワードを読み出し、各フレームにおいて768回の読み出しが実施。サンプ ルグラバ704は各フレーム期間中はピッチ発生器FIFO 710に最大128ワードを書き 込む。従って、ピッチ発生器FIFO 710は２組のアドレスデコーダ1006および1008 を有し、１組はバッファ1002の上半分のため、１組はバッファ1004の下半分のた めのものである。サンプルグラバ704およびサンプリングレート変換器706のバッ ファアクセスが互いに異相にされるように、サンプルグラバ704およびサンプ リングレート変換器706は、いつでもバッファ1002およびバッファ1004のうち、 常に互いに異なるバッファにアクセスする。 動作の最初の位相の期間中は、バッファ1002のFIFO 0〜31が32個のオペレータ の処理のためにサンプルグラバ704により書き込まれる。また、第１位相の期間 中、サンプリングレート変換器706はバッファ1004のうちFIFO 32〜63から読み出 しを行う。第２位相の期間中は、サンプルグラバ704はバッファ1004のFIFO 32〜 63を更新し、サンプリングレート変換器706はバッファ1002のうちFIFO 0〜31か ら読み出しを行う。バッファアクセスは、位相に従って入力アドレスを多重化す るアドレス多重化装置1010および1012ならびに位相に従ってサンプリングレート 変換器706に渡されるべき出力を判定する出力デコーダ1014により制御される。 再び図７を参照すると、サンプリングレート変換器出力データバッファ714は 、ピッチ発生器104をエフェクトプロセッサ108に同期させるために使用される格 納装置RAMである。サンプリングレート変換器706は、１フレームあたり64サンプ ルのレートでサンプリングレート変換器出力データバッファ714にデータを書き 込む。エフェクトプロセッサ108は、処理されるべき各値として値を読み出す。 エフェクトプロセッサ108およびピッチ発生器104はそれぞれ、同じレートで値の 読み出しおよび書き込みを行う。サンプリングレート変換器出力データバッファ 714は２個のバッファ（図示せず）を含み、一方はピッチ発生器104によりフレー ムに書き込まれ、次のフレームの最初で第２のバッファに連結される。第２バッ ファはエフェクトプロセッサ108により読み出される。この態様で、データは完 全なフレームについてエフェクトプロセッサ108およびピッチ発生器104に関連し て一定に保持される。 図１１を参照すると、概略ブロック図はエフェクトプロセッサ108の実施形態 を図示する。エフェクトプロセッサ108はサンプリングレート変換器708からのサ ンプルにアクセスし、サンプルから発生された音調に特殊効果を追加する。エフ ェクトプロセッサ108は、オペレータサンプルを向上させる効果およびMIDIコマ ンドを実行する効果を含め、オペレータのサンプルに多くの種類のエフェクトを 追加する。エフェクトプロセッサ108は２個の主要サブセクションを有するとし て描かれており、第１のサブセクション1102は各MIDIチャネル間で共通するエフ ェクトを処理するためのもので、第２サブセクション1104は個別のMIDIチャネル で発生されるエフェクトを処理するためのものである。第１サブセクション1102 エフェクトおよび第２サブセクション1104エフェクトの両方がオペレータに基づ いて処理される。第１サブセクション1102および第２サブセクション1104は、エ フェクトプロセッサROM1106に保持されたデータを用いてエフェクトを処理する 。 第１サブセクション1102は、全てのエフェクトが１フレームあたり64回処理さ れてフレーム内の各オペレータを扱うように、オペレータに基づいてエフェクト を処理する。各MIDIチャネル間で共通するエフェクトとしては、ランダムノイズ 発生、エンベロープ発生、相対ゲイン、およびオペレータ強化のための時変フィ ルタ処理が挙げられる。第2サブセクション1104は、チャネルボリューム、パン レフトおよびパンライト、コーラス、ならびにリバーブを含む、複数MIDIチャネ ルで発生されるエフェクトを処理する。第２サブセクション1104はまた、処理に ついての16個のMIDIチャネルパラメータを用いて、１フレームあたり64回、エフ ェクトを処理する。 第１サブセクション1102は、ホワイトノイズ発生、時変フィルタ処理、および エンベロープ発生を含むエフェクトを処理する状態マシンである。第１サブセク ション1102ノイズ発生器は時変フィルタに実装され、可能化されると、音調の演 奏期間中はランダムホワイトノイズを発生する。ホワイトノイズは、海辺の音の ようなエフェクトを生成するために使用される。一実施形態において、第１サブ セクション1102ノイズ発生器は、図１２に描かれる線形フィードバックシフトレ ジスタ（LFSR）1200を用いて実現される。線形フィードバックシフトレジスタ（ LFSR）1200は複数のカスケード式フリップフロップを含む。12個のカスケード式 フリップフロップは、初期値に初期化される12ビットランダム数レジスタ1202を 形成する。カスケード式フリップフロップは１サイクルごとに１度、左にシフト される。線形フィードバックシフトレジスタ（LFSR）1200は高位ビット1204、14 ビット中位レジスタ1206、3ビット下位レジスタ1208、第１排他ＯＲ（EXOR）ゲ ート1210、および第２排他ＯＲ（EXOR）ゲート1212を含む。12ビットランダム数 レジスタ1202は、上位ビット1204および中位レジスタ1206の最上位11ビットを含 む。第１EXORゲート1210は14ビット中位レジスタ1206の最上位ビットを第１入 力端で受け、上位ビット1204を第２入力端で受け、上位ビット1204に転送される EXOR結果を発生する。第２EXORゲート1212は３ビット下位レジスタ1208の最上位 ビットを第１入力端で受け、上位ビット1204を第２入力端で受け、14ビット中位 レジスタ1202の最下位ビットに転送されるEXOR結果を発生する。 図１３を参照すると、第1サブセクション1102時変フィルタ処理は、一実施形 態においては、状態スペースフィルタを用いて実現される。例示の状態スペース フィルタは、一般に低域通過フィルタとして使用される二次無限入力応答（IIR ）フィルタである。時変フィルタは、音調の期間が増大するにつれて、低域通過 フィルタのカットオフ周波数を低下させるために実装される。一般に、音調が長 く保持されるほど、透明度は一層失われ、というのも、高周波数音調情報がより 少ないエネルギーを有して、低周波数内容との比較において急速に散逸するから である。 時変フィルタが有利なのは、減衰する自然音が低周波数よりは高周波数でより 急速な減衰を有するからである。ルーピング技術および波形の人工レベル化を利 用して生成される減衰音は、経時的に徐々により低い周波数で音響信号をフィル タリングすることにより、より現実的に再現される。ループは、トーン変動が維 持される間は、波形のより早期に有利に生成される。 第１サブセクション1102エンベロープ発生器は、オペレータのためのエンベロ ープを発生する。図１４は、音調信号に適用するための対数スケールに関して振 幅エンベロープ関数1400を描いたグラフである。振幅エンベロープ関数1400は、 アタック段1402、初期不自然減衰段1406、自然減衰段1408、およびリリース段14 10を含む５段を有する。アタック段1402は、振幅がゼロレベルから最大規定レベ ルまで急速に増大する、短い期間を有する。アタック段1402に続く保持段1404は 、選択された短期間の間、振幅を一定に保持するが、この選択された期間はゼロ 期間であってもよい。保持段1404に続く不自然減衰段1406は、サンプルに記録さ れる不自然ゲインを除去するように課される。サンプルは全スケール振幅で記録 および格納される。不自然な減衰段1406は、適切な楽器を演奏するために自然な レベルまで振幅を低減する。不自然な減衰段1406に続く自然な減衰段1408は、振 幅エンベロープ関数1400の全段の最長期間を有するのが典型的である。自然な減 衰 段1408の期間中、音調振幅は実際のミュージカル信号の態様でゆっくりと漸減す る。第１サブセクション1102状態マシンは、「ノートオフ」メッセージが受信さ れるとリリース段1410に入り、音調を急速に終結させるが、自然な態様で行われ る。リリース段1410の期間中は、振幅は現在のレベルからゼロレベルまで急速に 低減される。 第１サブセクション1102エンベロープ発生器は音調についての規定されたキー ベロシティパラメータを使用して、エンベロープの形態を決定する。より大きな キーベロシティはキーをより強く打ったことを示し、その結果、エンベロープの 振幅は増大され、演奏された音調振幅はより大きい。 演奏された音調の振幅は第１サブセクション1102相対ゲイン動作に主として依 存する。相対ゲインは計算され、他のオペレータエンベロープ情報と共にエフェ クトROM（EROM）メモリに格納される。相対ゲインパラメータは、楽器の相対ボ リューム、１楽器についての音調の相対ボリューム、および組み合わさって音調 を形成する他のオペレータに関連するオペレータについての相対ボリュームの組 み合わせである。 第１サブセクション1102は、共有相対ゲイン乗算器を用いて、単一状態マシン 内で多くの複数オペレータベースの処理動作を実施する。従って、第１サブセク ション1102状態マシン全体が共通乗算器を時分割する。 オペレータゲインが第１サブセクション1102により計算されると、第２サブセ クション1104状態マシンは個別オペレータ出力信号へのチャネル特殊効果を処理 する。チャネル特殊効果としては、チャネルボリューム、レフト／ライトパン、 コーラス、およびリバーブが挙げられる。従って、図１５を参照すると、第２サ ブセクション1104状態マシンは、チャネルボリューム状態マシン1502、パン状態 マシン1504、コーラス状態マシン1506、コーラスエンジン1508、リバーブ状態マ シン1510、およびリバーブエンジン1512を含む。 チャネルボリューム状態マシン1502はチャネルボリュームパラメータをまず処 理および格納するが、それは、他の残余のエフェクトが相対ボリュームパラメー タを用いて並列に計算されるからである。一実施形態においては、チャネルボリ ュームは、以下に示す等式に従って、MIDIチャネルボリュームコマンドの線形範 囲で相対値による乗算を利用して、単純に計算される。 ここでは、デフォルトEXPRESSION_valueは127に等しい。 ボリューム決定に続いてチャネルボリューム状態マシン1502により実施される 第１エフェクトは、パン状態マシン1504を用いたパンエフェクトである。MIDIパ ンコマンドは左にパンする量を特定し、余りは右にパンする量を特定する。例え ば、0ないし127間でのパン範囲では、64の値が中心位置パンを示す。127という 値は強いライト（右）パンを示し、0という値は強いレフト（左）パンを示す。 図示の実施形態においては、左および右の積算は、累乗を一定に保つように最初 の量にアクセスするよりはむしろ、平方根の量を保持するルックアップテーブル 値にアクセスすることにより実施される。次の等式により、「イコール−累乗」 パンスケーリングについての等式が示される。現実の被乗数は、パン値に基づくエフェクトプロセッサROMパン定数から読み出 される。レフトパン値およびライトパン値は計算され、出力累算器に送信される 。メロデイ楽器チャネルにおいて、受けた値が特定チャネルに関して選択された 楽器についてのデフォルト値を置換するように、PAN_valueは絶対的である。打 楽器チャネルでは、PAN_valueは個々の打楽器音の各々についてのデフォルト値 に 相対的である。 エフェクトプロセッサ108はエフェクトプロセッサROM 1106に格納された複数 組のデフォルトパラメータにアクセスしてエフェクトを処理する。エフェクトプ ロセッサROM 1106は、チャネルボリューム状態マシン1502、パン状態マシン1504 、コーラス状態マシン1506、およびリバーブ状態マシン1510についての共有リー ドオンリーメモリである。エフェクトプロセッサROM 1106に保持されたデフォル トパラメータとしては、時変フィルタオペレータパラメータ（FROM）、エンベロ ープ発生器オペレータパラメータ（EROM）、エンベロープスケーリングパラメー タ、コーラス定数およびリバーブ定数、パン被乗数定数、トレモロエンベロープ 形状定数、およびキーベロシティ定数が挙げられる。 時変フィルタオペレータパラメータ（FROM）は、典型的には高周波数情報を追 加または除去することにより、より自然なリアリズムを楽器のトーンに追加する ために使用される情報を含む。時変フィルタオペレータパラメータ（FROM）は、 初期周波数、周波数シフト値、フィルタ減衰、活性開始時間、減衰時間カウント 、初期ベロシティフィルタシフトカウント、ピッチシフトフィルタシフトカウン ト、およびＱ値を含む。初期周波数はフィルタの初期カットオフ周波数を設定す る。周波数シフト値およびフィルタ減衰は周波数カットオフ減少の割合を制御す る。活性開始時間は、フィルタ状態マシン（図示せず）が、音調が活性状態にな った後でデータのフィルタリングを開始するように待機する期間を決定する。減 衰時間カウントは、一定周波数で停止する前にフィルタが継続して減衰する期間 を制御する。初期ベロシティフィルタシフトカウント（IVFSC）は音調の初期ベ ロシティに基づいてフィルタカットオフ周波数が調節される量を制御する。一実 施形態においては、初期ベロシティフィルタシフトカウント（IVFSC）は、次の 等式に従って、初期カットオフ周波数を調節する。 ピッチシフトフィルタシフトカウント（PSFSC）は、音調の初期ピッチシフト に基づいてフィルタカットオフ周波数が調節される量を制御する。一実施形態に おいて、ピッチシフトフィルタシフトカウント（PSFSC）は、次の等式に従って 、初期カットオフ周波数を調節する。 Ｑシフトパラメータはフィルタカットオフの鋭さを決定し、最終出力信号を計 算する前に高域通過ファクタをシフトするために、フィルタ計算の際に使用され る。 エンベロープ発生器オペレータパラメータ（EROM）は、各オペレータがその段 についてのエンベロープおよび振幅デルタの各状態に留まる時間長を規定する。 エンベロープ発生器オペレータパラメータ（EROM）としては、アタックタイプ、 アタックデルタ、時間保持、トレモロデプス、不自然減衰デルタ、不自然減衰時 間カウント、自然減衰デルタ、リリースデルタ、オペレータゲイン、およびノイ ズゲインが挙げられる。アタックタイプはアタックのタイプを決定する。一実施 形態において、アタックタイプは、Ｓ字状／二重双曲線アタック、基本線形傾斜 アタック、および逆指数関数的アタックの中から選択される。アタックデルタは 、アタックの振幅が増加するレートを決定する。時間保持は、保持段1404の期間 を決定する。トレモロデプスは、エンベロープに追加するように振幅変調の量を 決定して、トレモロエフェクトを生成する。不自然減衰デルタは、不自然な減衰 段1406の期間中にエンベロープ振幅が低減される量を決定する。不自然減衰時間 カウントは、不自然減衰段1406の期間を決定する。自然減衰デルタは、自然減衰 段1408の期間中にエンベロープ振幅が低減される量を設定する。リリースデルタ は、リリース段1410の期間中のエンベロープ減衰のレートを設定する。オペレー タゲインは、他のオペレータと比較して、オペレータについての相対ゲイン値を 設定する。オペレータゲインは、最大エンベロープ振幅値を決定するために使用 される。ノイズゲインは、オペレータに追加するようにホワイトノイズの量を決 定す る。 エンベロープスケーリングパラメータとしては、２個のパラメータ、時間ファ クタ、および割合ファクタが挙げられる。時間ファクタおよび割合ファクタは、 サンプルがオリジナルのサンプリングの時間からピッチシフトされた量に基づい て、格納されたEROMパラメータを修正するために使用される。ピッチがシフトダ ウンされた場合、時間ファクタがスケーリングされ、レートスケールリングが減 衰率を減少させている間に時定数を増大させる。逆に、ピッチがより高くシフト される場合、時間ファクタが見積もられ、レートスケーリングが減衰率を増大さ せる間に時定数を減少させる。 トレモロエンベロープ形状定数は、音調の持続段の期間中にトレモロを発生す るように、エンベロープ状態マシン（図示せず）により使用される。トレモロエ ンベロープ形状は、トレモロ波形の形状を形成する複数の定数を含む。 キーベロシティ定数は、最大振幅等式の一部として、エンベロープ発生器によ り使用される。キーベロシティ値は、定数の被乗数を検索するために、エンベロ ープ発生器ルックアップROMにインデックスを付す。 エフェクトプロセッサRAM 614はエフェクトプロセッサ108により使用されるス クラッチパッドRAMであり、時変フィルタパラメータ、エンベロープ発生器パラ メータ、オペレータ制御パラメータ、チャネル制御パラメータ、リバーブバッフ ァ、およびコーラスRAMを含む。時変フィルタパラメータとしては、フィルタ状 態、カットオフ周波数、カットオフ周波数シフト値、フィルタ時間カウント、フ ィルタデルタ、ピッチシフト半音パラメータ、遅延D1、遅延D2、および時変フィ ルタROMインデックスが挙げられる。フィルタ状態は、各オペレータについての フィルタ状態マシンの現在の状態を保持する。カットオフ周波数はフィルタの初 期カットオフ周波数である。カットオフ周波数シフト値は、指数関数的遅延の近 似に際して使用するための指数である。フィルタ時間カウントは、データを変え るためにフィルタが適用される期間を制御する。フィルタデルタは、指数関数的 遅延近似に際して適用されるような、カットオフ周波数の経時的変化である。ピ ッチシフト半音パラメータは、要求された音調を供給するように最初のサンプル がシフトされるピッチシフトの量である。遅延D1および遅延D2は、無限インパル ス応答（IIR）フィルタの第１遅延素子および第２遅延素子を指定する。時変フ ィルタROMインデックスは、オペレータについての時変フィルタROMへのインデッ クスである。 エンベロープ発生器パラメータは、データについて振幅乗数を計算し、かつ、 エンベロープの各段について時間をカウントするために、エンベロープ発生器状 態マシンを使用する。エンベロープ発生器パラメータRAMは、エンベロープ状態 、エンベロープシフト値、エンベロープデルタ、エンベロープ時間カウント、エ ンベロープ乗数、最大エンベロープ振幅、アタックタイプ、およびエンベロープ スケーリングパラメータを含む。エンベロープ状態は、各オペレータについてエ ンベロープ状態マシンの現在の状態を指定する。エンベロープシフト値は、エン ベロープ振幅計算について現在のシフト値を含む。エンベロープデルタは現在の エンベロープ遅延振幅デルタを含み、エンベロープ状熊マシンが状態を変更した 場合に更新される。エンベロープデータは各フレーム時間を読み出し、現在のエ ンベロープ振幅値を更新する。エンベロープ時間カウントは、0までカウントダ ウンするカウントダウン値を保持し、ゼロカウントで、エンベロープ状態マシン に状態を変えさせる。エンベロープ時間カウントは、状態マシンが状態を変えた 時に書き込まれ、各フレームごとに読み出しおよび書き込みが行われる。エンベ ロープ時間カウントは各フレームについて書き込まれるが、サンプリング周波数 の周期は64で除算される。エンベロープフレームカウントはフレームごとに書き 込まれるが、フレームごとに修正される訳ではない。エンベロープ乗数は入来す るデータを乗算してエンベロープを発生するための振幅値を含む。最大エンベロ ープ振幅は、新たなオペレータが割り当てられ、かつ、キーベロシティ、アタッ クタイプ、およびアタックデルタから得られた場合に算出される。新たなオペレ ータが割り当てられると、アタックタイプはエンベロープROMからエフェクトプ ロセッサRAM 614に複写される。エンベロープスケーリングフラグは、エンベロ ープROMからエフェクトプロセッサRAM 614への複写期間中に時間および割合定数 が見積もられるかどうかをエンベロープ状態マシンに知らせる。 オペレータ制御パラメータはエフェクトプロセッサ108により使用され、オペ レータを処理するために各オペレータに関連するデータを保持する。オペレータ 制御パラメータとしては、使用中オペレータフラグ、オペレータオフフラグ、オ ペレータオフソステヌートフラグ、MIDIチャネル数、キーオンベロシティ、オペ レータゲイン、ノイズゲイン、オペレータ振幅、リバーブデプス、パン値、コー ラスゲイン、およびエンベロープ発生器オペレータパラメータ（EROM）インデッ クスが挙げられる。使用中オペレータフラグは、オペレータが音響を発生してい るかどうかを定める。オペレータオフフラグは、オペレータが発生している特定 音調についてノートオフメッセージが受信された時に設定される。オペレータオ フソステヌートフラグは、オペレータ活性状態になり、かつ、ソステヌートオン コマンドが特定MIDIチャネルについて受信された時に設定される。オペレータオ フソステヌートフラグは、ソステヌートオフコマンドが受信されるまで、オペレ ータに持続状態を保たせる。MIDIチャネル数は、オペレータのMIDIチャネルを含 む。キーオンベロシティは、ノートオンコマンドの一部であり、かつ、多様なパ ラメータを制御するようにエンベロープ状態マシンにより使用されるベロシティ 値である。オペレータゲインはオペレータの相対ゲインであり、ノートオンメッ セージが受信され、かつ、オペレータが割り当てられた時に、MIDIインタープリ タ102によりエフェクトプロセッサFIFOにより書き込まれる。ノイズゲインはオ ペレータと関連し、ノートオンメッセージが受信され、かつ、オペレータが割り 当てられた時に、MIDIインタープリタ102によりエフェクトプロセッサFIFOに書 き込まれる。オペレータ振幅は、オペレータがデータ経路を通して移動させられ るとオペレータに適用される減衰である。リバーブデプスは、リバーブ制御器変 更が起こると、MIDIインタープリタ102によりピッチ発生器FIFOに書き込まれる 。パン値はパン定数にインデックスを付けるために使用され、メッセージがMIDI インタープリタ102からピッチ発生器FIFOに送られると、書き込みが行われる。 パン状態マシン1504はパン値を使用して、左チャネル出力および右チャネル出力 に渡すための出力信号についての百分率を判定する。コーラスゲインは、ROMか らのコーラス定数をインデックス指定するために使用される。コーラスゲインは 、コーラスゲイン変化を起こすメッセージが発生した時に書き込まれ、コーラス 状態マシン1506によりフレームごとに読み出される。エンベロープ発生器オペレ ータパラメータ（EROM）インデックスはエンベロープ状態マシンにより使用され て、 エンベロープ発生器オペレータパラメータROMにインデックス指定を行う。 チャネル制御パラメータは、エフェクトプロセッサ108により使用するためのM IDIチャネルに特有の情報を供給する。チャネル制御パラメータとしては、チャ ネルボリューム、保持フラグ、およびソステヌートペダルフラグがある。チャネ ルボリュームは、チャネルボリューム制御器変更があった時にMIDIインタープリ タ102によりピッチ発生器FIFOに書き込まれる。コマンドに関する持続ペダル制 御がMIDIインタープリタ102により受信された時に、保持フラグが設定される。 包絡状態マシンは保持フラグを読み出して、ノートオフメッセージが発生した場 合にオペレータリリース状態に入れるようにするかどうかを判定する。ソステヌ ートペダルフラグは、コマンドに関するソステヌートペダル制御がMIDIインター プリタ102により受信された場合に設定される。エンベロープ状態マシンはソス テヌートペダルフラグを読み出し、ノートオフコマンドが発生した時にオペレー タリリース状態に入ったかどうかを判定する。オペレータオフソステヌートフラ グか設定されたならば、エンベロープ状態マシンは、フラグがリセットされるま で、オペレータを自然な減衰状態に保持する。 図１５と組み合わせて図１６を参照すると、概略ブロック図はコーラス状態マ シン1506の成分を例示する。パンが決定され、コーラスが処理される。まず、コ ーラスされるべきオペレータサンプルの量が、コーラスデプスパラメータに基づ いて各チャネルについて決定される。コーラスデプスパラメータはMIDIコマンド を介して送られ、コーラスアルゴリズムに渡すべき信号の100分率を決定するた めに乗算器が使用される。コーラス100分率が決定されると、オーディオ信号が コーラスについて処理される。コーラス状態マシン1506は、左チャネルについて のIIR全帯域通過フィルタ1602および右チャネルについてのIIR全帯域通過フィル タ1604を有する。IIR全帯域フィルタ1602および1604は各自、２個のカスケード 式全帯域通過IIRフィルタを含み、その各自が異なる低周波数発振器（LFO）と共 に作動する。LFOのカットオフ周波数は、コーラス状態マシン1506が作動して音 響信号の位相を引き延ばすように掃引される。２個のIIR全帯域フィルタ1602お よび1604は各自、２個のIIRフィルタを含む。４個のIIRフィルタは全て、実質的 にいつでも４個のIIRフィルタが異なるカットオフ周波数を有するように、経時 的に掃引されるカットオフ周波数を有する。 図１５と組み合わせて図１７を参照して、概略ブロック図は、リバーブ状態マ シン1510の構成要素を示す。リバーブ状態マシン1510はリバーブデプスMIDI制御 パラメータを使用して、リバーブプロセッサに送るために、チャネルサンプルの 割合を決定する。リバーブ計算は、信号の低域通過フィルタリング、および、フ ィルタリングされた複数の信号と、インクリメンタルに遅延され、フィルタリン グされ、変調された、複数のフィルタ信号のコピーとの合計とを伴う。リバーブ 状態マシン1510の出力は、エフェクトプロセッサ108にある他の状態マシンから の出力信号と合計するために、出力アキュムレータ（図示せず）に送られる。 リバーブ状態マシン1510は、デジタルリバーブレータである。デジタルリバー ブレータは、複数の遅延を信号経路に挿入し、遅延および非遅延信号を蓄積して 多重エコー音響信号を形成することによって、反響効果を発生させる。複数の遅 延は、複数のタップを有する遅延ラインメモリ1702によって供給される。例示的 な実施形態において、遅延ラインメモリ1702は、ファーストインファーストアウ ト（FIFO）バッファとして実施される。FIFOバッファは、12ビットまたは14ビッ トのワード長を有する、805ワードの長さである。しかし、多くの適切なバッフ ァ長およびワード長が、遅延ラインメモリ1702に対して適切である。ある実施形 態において、遅延ラインメモリ1702は、モノラルリバーブ決定用に、77、388、6 44、および779ワードにおいてタップを含む。他の実施形態において、タップは 他の適切なワード位置に配置される。いくつかの実施形態において、遅延タップ 配置がプログラムされる。77、388、644、および779ワードにおけるタップに対 する遅延信号、および遅延ラインメモリ1702の端部における遅延信号は、第１次 低域通過フィルタ1710、1712、1714、1716、および1718にそれぞれ付与される。 第１次低域通過フィルタ1710、1712、1714、1716、および1718からのフィルタリ ング信号および遅延信号は、乗算器1720、1722、1724、1726、および1728におけ る各々のゲインファクタＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、およびＧ５によって、それぞ れ乗算される。例示的な実施形態において、ゲインファクタＧ１、Ｇ２、Ｇ３、 Ｇ４、およびＧ５は、プログラム可能である。 乗算器1720、1722、1724、および1726からの、遅延され、フィルタリングされ 、 および多重化された信号は、加算器1730において蓄積され、モノラルリバーブ結 果を形成する。乗算器1728の末端出力にある遅延ラインメモリ1702の端部で、フ ィルタリングされ、遅延された信号は、加算器1732を用いて加算器1730の末端出 力でのモノラルリバーブ結果に加算されて、左チャネルリバーブ信号を発生させ る。乗算器1728の末端出力にある遅延ラインメモリ1702の端部で、フィルタリン グされ、遅延された信号は、加算器1734を用いて加算器1730の末端出力でのモノ ラルリバーブ結果から減算されて、右チャネルリバーブ信号を発生させる。 加算器1730によって発生されたモノラルリバーブ結果は、モノラルリバーブ結 果をフィードバックファクタＦで乗算する乗算器1736に付与される。フィードバ ックファクタＦは、例示的な実施形態においては1/8であるが、他のフィードバ ックファクタ値も適切である。乗算器1736によって発生される結果は、加算器17 08において、リバーブ状態マシン1510への入力信号に対応する信号に付加され、 遅延ラインメモリ1702に入力され、これにより、リバーブ状態マシン1510の内部 のフィードバック経路が完成される。 メモリ要件を低減するために、リバーブ状態マシン１５１０は、４４１０Ｈｚ で動作させられる。加算器１７０８を介して遅延ラインメモリ１７０２に適用さ れた入力音信号は、４４．１ＫＨｚから４４１０Ｈｚに間引きされ、リバーブ状 態マシン１５１０を出る際には再び４４．１ＫＨｚに補間される。エフェクトプ ロセッサ１０８における音信号は、４４．１ＫＨｚで供給され、第６次低域通過 フィルタ１７０４を使用してフィルタリングされ、且つデシメータ１７０６を使 用して１０のファクタで間引きされる。第６次低域通過フィルタ１７０４は、３ 個の第２次ＩＩＲ低域通過フィルタを使用して音信号を２０００Ｈｚにフィルタ リングする。図示した実施形態では、デシメータ１７０６は、回路面積および動 作時間を保存するためにシフトおよび加算動作を使用するが、乗算動作は使用し ない簡単な単極フィルタとして実行される第４次ＩＩＲフィルタである。リバー ブ後の音信号は、１０倍補間器１７４０および第６次低域通過フィルタ１７４２ を通って左チャネルリバーブ信号を通過させることによって４４．１ＫＨｚに復 元され、４４．１ＫＨｚの左チャネルリバーブ信号を発生する。図示した実施形 態では、１０倍補間器１７４０は、デシメータ１７０６と等しい。右チャネルリ バーブ信号は、１０倍補間器１７４４および第６次低域通過フィルタ１７４６を 通過し、４４．１ＫＨｚの右チャネルリバーブ信号を発生する。 特定回路の実施形態がリバーブ状態マシン１５１０について図示されているが 、リバーブシミュレータの他の適切な実施形態は可能である。特に、適切なリバ ーブ状態マシンは、多数のまたは少数の格納素子を有する遅延ラインメモリを含 み得、個々の格納素子は大きいまたは小さいビット幅を有し得る。例えば低域通 過フィルタを全域通過フィルタで置き換えた、様々な他のフィルタが実行され得 る。多数のまたは少数のタップは、遅延ラインメモリに適用され得る。さらに、 ゲインファクタＧは、固定されるか、またはプログラム可能かのいずれかであり 得、様々な適切なビット幅を有し得る。 リバーブの適用に先立つ音信号の間引きは、リバーブ状態マシン１５１０のメ モリ要件を実質的に低減するために非常に有利である。例えば図示した実施形態 では、遅延ラインメモリ１７０２は、８０５個の１２ビット格納素子を含み、そ れによって格納メモリの合計は約１２００バイトとなる。間引きおよび補間なし に、約１２，０００バイトの比較的集積度の低いのランダムアクセスメモリがリ バーブシミュレーション機能性を実行するために使用され、はるかに多いメモリ 量が、低コストの高機能性、または単一チップの高機能性シンセサイザアプリケ ーションにおいて可能である。 図示したリバーブ状態マシン１５１０の間引きファクタおよび補間ファクタは 、１０であるが、様々な実施形態において、リバーブ状態マシンは他の適切なフ ァクタで間引かれ、補間され得る。 本発明は多様な実施態様を参照して記載されているが、これら実施態様は例示 的であり、発明の範囲はそれらに限定されないことが理解されるであろう。記載 された実施態様の多くの変更、修正、追加、および改良が可能である。例えば、 一実施態様は、ペンティアムホストコンピュータおよび特定のマルチメディアプ ロセッサを含むマルチプロセッサシステムを利用するシステムとして説明されて いる。別な実施態様は、ゲームボックス、低コスト楽器、MIDI音響モジュールな どの応用例のためのキーボードにより制御されるシステムとして説明されている 。音響発生器およびシンセサイザの技術分野で公知の他の構成が別な実施態様で 使 用されてもかまわない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ウェーブテーブル(wavetable)シンセサイザによって再作成のために音楽信 号をコード化する方法であって、 音楽信号をフィルタリングして（２１０から２７０）高周波数帯域と低周波数 帯域とを含む複数の排反する周波数帯域にする工程と、 該音楽信号に比例して減少したメモリ要件を有する該音楽信号のデータ代表を 周波数帯域データから得る工程と、 該データを格納する工程と、を含み、 第１のサンプリング期間中に第１のサンプリングレートで高周波数帯域をサン プリングする工程と、 第２のサンプリング期間中に第２のサンプリングレートで低周波数帯域をサン プリングする工程であって、該第２のサンプリングレートが該第１のサンプリン グレートより実質的に低く、該第２のサンプリング期間が該第１のサンプリング 期間より実質的に長い工程と、によってデータを得ることを特徴とし、ここで、 該格納する工程が、サンプリングされた該高周波数帯域および関連する再作成 パラメータを第１の格納場所に格納する工程と、サンプリングされた該低周波数 帯域および関連する再作成パラメータを第２の格納場所に格納する工程を含む方 法。 ２．近接する前記排反する周波数帯域の前記高周波数帯域のスペクトルコンテン ツがほぼ一定になるように該近接する排反する周波数帯域の間で分離周波数を選 択する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。 ３．前記音楽信号は、持続音である音楽信号の代表であって、前記高周波数帯域 は、該高周波数帯域の約１周期の間サンプリングされる、前述の請求項のいずれ かに記載の方法。 ４．前記音楽信号は、打撃音である音楽信号の代表であって、前記高周波数帯域 は、該高周波数帯域が減衰または静止するまでサンプリングされる、請求項１お よび２のいずれかに記載の方法。 ５．前記フィルタリング工程が、 第１の低域通過フィルタリング工程（２１０）で音楽信号を低域通過フィルタ リングし、前記高周波数帯域のサンプリングレートに上限を設定する工程と、 第２の低域通過フィルタリング工程（２２０）で音楽信号を低域通過フィルタ リングし、低周波数帯信号を生成する工程と、 該第２の低域通過フィルタリング工程の低域通過フィルタに相補的な高域通過 フィルタを用いて音楽信号を高域通過フィルタリングする工程（２３０）と、 該低周波数帯域で繰り返す音楽信号のサイクルを取得および格納するように音 楽信号を低域通過ルーピングする工程（２４０）と、 該高周波数帯域で繰り返す音楽信号のサイクルを取得および格納するように音 楽信号を高域通過ルーピングする工程（２６０）と、を更に含む、前述の請求項 のいずれかに記載の方法。 ６．前記音楽信号のフィルタリング工程が、 前記第１の低域通過フィルタリング工程に従って音楽信号を実質的に一定の振 幅に増幅する工程を更に含む、請求項５に記載の方法。 ７．前記音楽信号のフィルタリング工程が、 低域通過フィルタリングされた音楽波形から非周期的および非調和的な高周波 数スペクトルコンテンツを除去することを促進するようにループ期間強制フィル タを用いて低周波数帯域の音楽信号をフィルタリングする工程（２４０）を更に 含む、請求項５および６のいずれかに記載の方法。 ８．前記ループ期間強制フィルタは、可変ゲイン（α）を有するくし形フィルタ （４００）である、請求項７に記載の方法。 ９．前記音楽信号のフィルタリング工程が、 前記低域通過フィルタリングされた音楽的波形から非周期的および非調和的な 高周波数スペクトルコンテンツを除去することを促進するためのループ強制プロ セスを用いて高周波数帯域の音楽信号をフィルタリングする工程（２６０）を更 に含む、請求項５から８のいずれかに記載の方法。 １０．前記サンプリング工程が、音楽信号の構成要素を間引きする工程（２８０ ）を更に含む、前述の請求項のいずれかに記載の方法。 １１．前記音楽信号の構成要素を間引きする工程が、 間引き比を決定する工程と、 該音楽信号にゼロを挿入する工程と、 間引きで該音楽信号を間引きする工程と、を更に含む請求項１０に記載の方法 。 １２．前記音楽信号の構成要素を間引きする工程が、 間引き比を決定する工程と、 間引きされたときにループサイズが整数であるように該音楽信号のピッチをシ フトする工程と、 該ループサイズが整数であるように該音楽信号にゼロを挿入する工程と、 該間引き比で該音楽信号を間引きする工程と、 事実上のサンプリングレートを計算する工程と、を更に含む、請求項１０に記 載の方法。 １３．ウェーブテーブルシンセサイザ（１００）を含む機器であって、該シンセ サイザが 複数のサンプルを同時に処理するように実施可能な複数の動作上独立したウェ ーブテーブルプロセッサ（１０４）と、 該ウェーブテーブルプロセッサを起動するために実施可能である、該複数のウ ェーブテーブルプロセッサに結合したサンプル格納場所（１０６）と、該ウェー ブテーブルプロセッサおよび該サンプル格納場所に結合したインタープリタ（１ ０２）と、を含み、 高周波数帯域サンプルと再作成パラメータ、および低周波数帯域サンプルと再 作成パラメータとを含む複数の排反する周波数帯域サンプルに分割された音楽信 号情報の格納場所を含むサンプル格納場所であって、該高周波数帯域サンプルが 高いサンプリングレートおよび該低周波数帯域サンプルに比例して低いサンプリ ング期間でサンプリングされる、サンプル格納場所と、 該高周波数帯域サンプルおよび該低周波数帯域サンプルを独立的にではあるが 同時に処理する該複数のウェーブテーブルプロセッサを起動するために実施可能 であるインタープリタと、を特徴とする機器。 １４．前記近接する排反する周波数帯域の前記高周波数帯域の前記スペクトルコ ンテンツがほぼ一定であるように、該排反する周波数帯域サンプルが、選択され た分割周波数によって分離される、請求項１３に記載の機器。 １５．前記排反する周波数帯域サンプルが、高周波数帯域の約１周期の間サンプ リングされた持続音楽信号の該高周波数帯域を含む請求項１３に記載の機器。 １６．前記排反する周波数帯域サンプルが、高周波数帯域が減衰または静止する までサンプリングされた打撃音楽信号の該高周波数帯域を含む、請求項１３に記 載の機器。 １７．前記複数の動作上独立したウェーブテーブルプロセッサが、過剰サンプリ ングされた多重タップ補間フィルタを用いて前記高周波数帯域サンプルおよび前 記低周波数帯域サンプルの実行周波数を相互に修復する、請求項１３から１６の いずれかに記載の機器。 １８．前記複数のウェーブテーブルプロセッサに結合した複数のエフェクトプロ セッサ（１０８）であって、該エフェクトプロセッサがエンベロープ発生、音量 制御、パン、コーラス、およびリバーブを含む機能の群から選択される機能を実 行するために実施可能であるエフェクトプロセッサを更に含む、請求項１３から １７のいずれかに記載の機器。 １９．ウェーブテーブルシンセサイザの合計ＲＯＭメモリが０．５Ｍｂｙｔｅ未 満の大きさである該ウェーブテーブルシンセサイザ機能を実行するためのメモリ を更に含む、請求項１３から１８のいずれかに記載の機器。 ２０．前記ウェーブテーブルシンセサイザが、単一の集積回路チップ上で実行さ れる、請求項１３から１９のいずれかに記載の機器。 ２１．前記ウェーブテーブルシンセサイザに結合したホストプロセッサ（１２０ ）を含む、請求項１３から２０のいずれかに記載の機器。 ２２．前記ウェーブテーブルシンセサイザに結合したキーボード／コントローラ （１３０）を含む、請求項１３から２０のいずれかに記載の機器。 ２３．ウェーブテーブルシンセサイザ（１００）を操作する方法であって、 複数のサンプルを同時に処理するための複数の動作上独立したウェーブテーブ ルプロセッサ（１０４）を操作する工程と、 該複数のウェーブテーブルプロセッサに結合したサンプルの格納場所に音楽情 報を格納する工程と、該ウェーブテーブルプロセッサおよび該サンプルの格納場 所に結合したインタープリタの動作によってサンプルを処理するために該ウェー ブテーブルプロセッサを起動する工程と、を含み、 高周波数帯域サンプルと再作成パラメータ、および低周波数帯域サンプルと再 作成パラメータとを含む複数の排反する周波数帯域サンプルに分割された音楽信 号情報の格納場所を含むサンプル格納場所であって、該高周波数帯域サンプルが 高いサンプリングレートおよび該低周波数帯域サンプルに比例して低いサンプリ ング期間でサンプリングされる、サンプル格納場所と、 該高周波数帯域サンプルおよび該低周波数帯域サンプルを独立的ではあるが同 時に処理するために該複数のウェーブテーブルプロセッサを起動するインタープ リタと、を特徴とする方法。