JP2002515607A - 楽音生成装置並びに方法、及び提供媒体 - Google Patents

楽音生成装置並びに方法、及び提供媒体

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JP2002515607A JP2000548864A JP2000548864A JP2002515607A JP 2002515607 A JP2002515607 A JP 2002515607A JP 2000548864 A JP2000548864 A JP 2000548864A JP 2000548864 A JP2000548864 A JP 2000548864A JP 2002515607 A JP2002515607 A JP 2002515607A
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真 古橋
武 橋本
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Abstract

(57)【要約】 本発明の目的は、バンド幅の広いバスを効率よく利用し、且つ、発音要求からその発音までの遅延を実質的になくした楽音生成を行う装置を提供することである。楽音を生成する演算処理装置は、楽音データが記憶されているメモリから、データを一括して読み出す。これは、楽音生成の要求があってから、実際に楽音が生成されて発音されるまでの遅延時間が無視できる程度のデータ量である。

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景 発明の分野 本発明は楽音生成装置並びに方法、及び提供媒体に関し、特に、楽音生成用デ
ータをメモリから読み出し、処理し、再びメモリに記憶させる等の各処理段階に
おいて扱われるデータ量が、所定の音の発音要求があってから実際に発音される
までの遅延時間が問題とならない量であり、かつ、バスを効率よく利用できるデ
ータ量で、一括して取り扱われるようにした楽音生成装置並びに方法、及び提供
媒体に関する。 半導体技術の向上により、演算処理装置(例えば中央処理装置(CPU)やデ
ジタル信号プロセッサ(DSP))と主記憶装置(例えば、ダイナミック・ラン
ダム・アクセス・メモリー(DRAM)やスタティック・ランダム・アクセス・
メモリー(SRAM))を、1つのチップ上に混載することが可能となった。両
者の間では、バスを介してデータが授受される。 ところで、従来の楽音生成装置においては、これらの演算処理装置により、4
4.1kHzや48.0kHzといったサンプリング周波数に対応した期間Ts
(サンプリング周期の時間)、即ち、1/44100秒或いは1/48000秒
毎に、ピッチ変換やエンベロープ処理などの音源処理を施すようにしていた。 例えば、図1に示すように、メモリなどに記憶されている楽音生成用データが
、演算処理装置により、1Ts分読み出される。そして、演算処理装置が、この
読み出した1Ts分のデータをピッチ変換などの音源処理を施し、次の処理(後
段の演算処理装置の処理)のために一旦メモリに書き込ませる。この動作が必要
回数だけ、繰り返されることにより、楽音が生成されていた。発明の開示 演算処理装置と主記憶装置とがクロック周波数が高く(高速)且つビット幅が
広いバスを介して接続されている場合には、一時に大量のデータ(広いビット幅
に対応するデータ量)を授受でき、最も効率よく動作する。ビット幅とは、一時
に転送されるビット数を意味し、データバスの幅とも言う。 しかしながら、上述したように従来の楽音生成装置では、サンプリング周波数
に対応した1Tsという小さい単位で、楽音生成に必要なデータを演算処理装置
と主記憶装置(メモリ)間で授受していた。 従って、演算処理装置と主記憶装置と、それらの間の高速でビット幅の広いバ
スを用いて楽音生成装置を構成した場合、授受するデータが小さいために、効率
よくデータを転送することが困難であるという課題があった。 本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、一時にnTs分のデ
ータをメモリから読み出し、音源処理し、そして、必要に応じて再びメモリに記
憶させるようにし、高速でビット幅の広いバスを効率よく利用することができる
ようにするものである。 本発明に係る楽音生成装置の演算処理装置が、主記憶装置に記憶されている楽
音生成用データを、バンド幅の広いバスを介して読み出す読み出し手段と、読み
出し手段により読み出されたデータを用いて楽音を生成する生成手段とを備え、
読み出し手段と生成手段は、楽音のサンプリング周期のn倍(但し、nは2以上
の整数)のデータを一括して取り扱う。 更に本発明に係る楽音生成方法は、演算処理装置での処理が、主記憶装置に記
憶されている楽音生成用データを、バンド幅の広いバスを介して読み出すステッ
プと、読み出しステップで読み出されたデータを用いて楽音を生成するステップ
とを含み、読み出しステップと生成するステップは、楽音のサンプリング周期の
n倍(但し、nは2以上の整数)のデータを一括して取り扱うことを特徴とする
。 更に本発明に係る提供媒体は、演算処理装置での処理が、主記憶装置に記憶さ
れている楽音生成用データを、バンド幅の広いバスを介して読み出す読み出しス
テップと、読み出しステップで読み出されたデータを用いて楽音を生成する生成
ステップとを含み、読み出しステップと生成ステップは、楽音のサンプリング周
期のn(但し、nは2以上の整数)のデータを一括して取り扱うことを特徴とす
る処理を楽音生成装置に実行させるコンピュータが読み取り可能なプログラムを
提供する。 上述の楽音生成装置、楽音生成方法、および提供媒体においては、楽音生成用
データが読み出され、読み出されたデータを用いて楽音が生成され、この読み出
しと生成において、楽音のサンプリング周期のn倍のデータが一括して取り扱わ
れて行われる。 以下に本発明の実施形態に関して、添付の図面を参照しながら説明する。発明を実施するための最良の形態 本発明に係る楽音生成装置の演算処理装置(図2の符号8−1〜8−4)が、
主記憶装置(5)に記憶されている楽音生成用データを、バス(12)を介して
読み出す読み出し手段(例えば、図6のステップS3)と、読み出し手段により
読み出されたデータを用いて楽音を生成する生成手段(例えば、図6のステップ
S4)とを備え、読み出し手段と生成手段は、楽音のサンプリング周期のn倍(
但し、nは2以上の整数)のデータを一括して取り扱い、処理する。 図2は、本発明の楽音生成装置をコンピュータ・エンタテイメント装置に適用
した場合の構成例を示すブロック図である。このコンピュータ・エンタテイメン
ト装置においては、ホストCPU57に、ホストバス55を介して1つのLSI
チップよりなるメディア・プロセッサ60が接続されている。メディア・プロセ
ッサ60のホスト・インタフェース1は、FIF031、レジスタ32、および
ダイレクトバス33により構成されており、それぞれホスト・バス55と接続さ
れている。 メディア・プロセッサ60のCPUバス11には、レジスタ32、ダイレクト
バス33、CPU3、命令キャッシュ6、SRAM7、およびビット変換部10
が接続されている。メディア・プロセッサ60のメイン・バス12には、FIF
O31、バスアービタ2、命令キャッシュ6、SRAM7、ビット変換部10、
DMAC(ダイレクト・メモリ・アクセス・コントローラー)4、DRAM5、
およびデジタル信号プロセッサー(DSP)8−1乃至8−4が、それぞれ接続
されている。 ホストCPU57は、図示せぬメモリに記憶されたプログラムに従って、各種
の処理ステップを実行するようになされている。例えば、ホストCPU57は、
図示せぬCD−ROM(Compact Disk−Read Only Me
mory)などの記録媒体から、プログラムやデータを、DRAM5に記憶させ
たり、逆にDRAM5に記憶されているプログラムやデータを取得することがで
きるようになされている。その際、ホストCPU57は、DMAC4に要求し、
FIF031とDRAM5との間でDMA転送を実行させる。また、ホストCP
U57は、ダイレクトバス33を介して、DRAM5、その他の装置に直接アク
セスすることもできる。 バスアービタ2はメインバス12の使用権を調停するようになされている。例
えば、ホストCPU57からDMAC4へのデータ転送などの要求があったとき
、バスアービタ2は、ホストCPU57からDRAM5に、DMA(ダイレクト
・メモリ・アクセス)によるデータ転送ができるように、バス権をDMAC4に
与える。 FIF031は、ホストCPU57から出力されるデータを一時記憶し、メイ
ンバス12を介して、DRAM5に出力したり、またDRAM5から転送される
データを一時記憶し、ホストCPU57に出力する。レジスタ32は、ホストC
PU57とCPU3との間でハンドシェイクするときに用いられるレジスタであ
り、コマンドや処理のステータスを表すデータなどを記憶する。 CPU3は、命令キャッシュ6にアクセスし、そこに記憶されているプログラ
ムをロードし、実行し、また、必要に応じてSRAM7にアクセスし、所定のデ
ータの供給を受けるようになされている。また、CPU3は、SRAM7に必要
とするデータがない場合、DMAC4に要求し、DRAM5からSRAM7への
DMAによるデータの転送を実行させる。また、CPU3は、命令キャッシュ6
に必要とするプログラムがない場合、DMAC4に要求し、DRAM5から命令
キャッシュ6へのDMAによるプログラムの転送を実行させる。 SRAM7は、CPU3とDMAC4の両方から同時に、任意のアドレスにア
クセスしてデータを読み書きすることができる、例えば、デュアルポートのSR
AMであり、データキャッシュ用として設けられ、DRAM5に記憶されている
データのうち、CPU3からのアクセスの頻度が高いデータを、記憶するように
なされている。SRAM7は、2バンク構成にして、一方がCPUバス11に接
続され、他方がメインバス12に接続されるようにしてもよい。 命令キャッシュ6は、任意のアドレスにアクセスしてデータを読み書きするこ
とができるキャッシュメモリであり、DRAM5に記憶されているプログラムの
うち、CPU3からのアクセスの頻度が高いプログラムを、記憶するようになさ
れている。 ビット変換部10は、CPUバス11を介して入力されるデータのビット幅を
、メインバス12に対応するビット幅(例えば、128ビット)に変更して出力
したり、メインバス12を介して入力されるデータのビット幅(例えば、32ビ
ット)を、CPUバス11に対応するビット幅に変更して出力する。 DSP8−1は、DSPコア23−1が各種の動作を行う際に用いられるプロ
グラムを記憶しているプログラムRAM21−1、データを記憶しているデータ
RAM22−1、これらのメモリーに記憶されたプログラムやデータの転送の管
理を行うDMAC20−1、およびDSPコア23−1により生成されたオーデ
ィオデータを、マルチプレクサ部9に出力するオーディオインタフェース24−
1から構成されている。 説明は省略するが、DSP8−2乃至8−4も、それぞれDSP8−1と同様
の内部構造を有している。マルチプレクサ部9は、オーディオインタフェース2
4−1乃至24−4から出力されたオーディオデータを選択し、スピーカ50に
出力する。 図3は、楽音生成装置の構成を示すブロック図である。主記憶部41は、図示
されていないCD−ROMなどの記録媒体から読み出された楽音生成用データお
よび生成過程におけるデータを記憶する。この主記憶部41と演算処理部42−
1乃至42−4は、それぞれ充分広いビット幅(128ビット)のバス43と接
続されている。 図3と図2との対応をとると、主記憶部41はDRAM5に相当し、演算装置
42−1乃至42−4は、それぞれDSP8−1乃至8−4に相当し、バス43
はバス12に相当する。 主記憶部41に記憶されているデータは、必要に応じて、演算装置42−1乃
至42−4に読み出され、伸張、ピッチ変換、エンベロープ処理、エフェクト処
理などが施され、図示されていない再生装置に伝送され、再生される。 図4は、主記憶部41をDRAM5とし、演算装置42−1乃至42−4を、
それぞれDSP8−1乃至8−4とし、バス43をメインバス12として、各部
で行う処理とそのデータの流れを記入した図である。 ホストCPU57が、図示せぬCD−ROMなどの記録媒体から読み出した楽
音の圧縮されたデータは、DRAM5の圧縮データ部5aに記憶される。記憶さ
れたデータは、バス12を介してDSP8−1に転送される。DSP8−1は、
転送された圧縮データをデコード(伸張)する。そして、この伸張されたデータ
は、DRAM5の伸張後データ部5bに転送され記憶されるか、又は、必要に応
じて、マルチプレクサ部9を介してスピーカ50により再生される。 伸張後データ部5bに記憶されたデータは、DSP8−2に読み出され、ピッ
チ変換が施される。ピッチ変換とは、楽音を生成する際、例えはドの音を原音と
し、その原音の周波数を変化することにより、他の(より高い)音程を生成する
ことである。例えば、カセットテープレコーダにおいて、早送りを行った場合(
単位時間内に通常よりも多くのデータを再生させた場合)、音が高くなったよう
に聞こえる。このことから、音を高い方に変化させるには、読み取り速度(ピッ
チ)を変化させ、先のデータを読み取り、データ量を多くすることが必要である
ことがわかる。逆に原音よりも低い音で発音させる場合は原音で発音させる場合
よりも少ないデータで済む。 DSP8−2によりピッチ変換されたデータは、DRAM5のピッチ変換済み
データ部5cに転送され記憶されるか、又は、必要に応じて、マルチプレクサ部
9を介してスピーカ50で再生される。 ピッチ変換済みデータ部5cに記憶されたデータは、DSP8−3により読み
出され、エンベロープ処理が施される。このエンベロープ処理は、音色を変える
(設定する)ために行われる。同音程の音の音色を変化させるには、音を出すと
きと消すとき(アタックと減衰時)の音量を変化させれば良い。例えば、図5(
A)に示すように、発音後、すぐにその音量が最大値に達し、一定の音量が継続
した後、消音後、すぐにその音量が最小値になる(消える)ように音量を変化さ
せれば、オルガンの音色が再現でき、図5(B)に示すように、発音後、徐々に
最大音量に達し、漸次減衰した後、消音後、徐々にその音量が小さくなるように
音量を変化させれば、ピアノの音色が再現できる。 DSP8−3において、エンベロープ処理が施されたデータは、DRAM5の
エンベロープ済みデータ部5dに転送され記憶されるか、又は、必要に応じて、
マルチプレクサ部9を介してスピーカ50により再生される。 エンベロープ済みデータ部5dに記憶されたデータは、DSP8−4により読
み出され、エフェクト処理が施される。エフェクト処理は、例えば、エコーや歪
みなど、音に変化を付ける処理である。エフェクト処理されたデータは、DRA
M5のエフェクト済みデータ部5eに転送され記憶される。エフェクト処理を1
回だけ施して終了の場合、処理が施されたデータは、マルチプレクサ部9を介し
てスピーカ50により発音される。 エフェクト処理が2回以上施される場合、まずDSP8−4により1回目のエ
フェクト処理が施され、そのデータがエフェクト済みデータ部5eに一旦転送さ
れ、記憶される。そしてさらに、2回目のエフェクト処理が施される場合、DS
P8−4は、エフェクト済みデータ部5eに記憶さているデータを読み出し、2
回目のエフェクト処理を施す。このようにして、DSP8−4とエフェクト済み
データ部5eとの間で、データの授受が行われることにより複数回のエフェクト
処理が施される。 図4に示した楽音生成装置の各DSPの動作について図6のフローチャートを
参照して説明する。ここでは、伸張処理を施すDSP8−1を例に挙げて説明す
る。DSP8−1のDSPコア23−1は、ステップS1において、メインバス
12の占有状態を調べる。そして、ステップS2において、DSPコア23−1
は、ステップS1で調べたメインバス12の占有状態の調査結果を用いて、メイ
ンバス12が使用可能な状態か否か、換言すると、他のDSP8−2乃至8−4
、CPU3、DMAC4などがそのバス上でデータの送受信を行っているか否か
が判断される。この判断はバスアービタ2の回答から行われる。メインバス12
が使用可能ではないと判断された場合、ステップS1に戻り、それ以降の処理が
繰り返される。 一方、ステップS2において、メインバス12が使用可能であると判断された
場合、ステップS3に進む。DSPコア23−1は、ステップS3において、D
RAM5の圧縮データ部5aに記憶されているデータを読み出す。この際、nT
s分のデータが一括して読み出される。このTsは楽音生成用波形データのサン
プリング周波数に対応しており、そのサンプリング周波数が44.1kHzであ
るとすると、1Tsは1/44100秒となる。すなわち、DMAC20−1は
、DRAM5からメインバス12を介してnTs分のデータをデータRAM22
−1にDMA転送させる。 nTsのnの値が2以上であるなら、具体的には以下の事を考慮して上記の決
定がなされる。まずnの値を大きく取ると、一括して処理する量が増大すること
となり、発音要求があった時点から、DSP8−1乃至8−4において、上述し
た各処理(ピッチ変換やエンベロープ処理など)が施され、スピーカ50で発音
されるまでにかかる時間、すなわち、発音要求から実際に発音されるまでの遅延
時間が無視できない値になる、すなわち、使用者が遅延を認識できるようになる
可能性がある。 逆に、nの値を小さくした場合、上述した遅延の問題が発生するおそれはほと
んどないが、バンド幅の広い(従って、1回に多くのデータを転送できる)メイ
ンバス12を有効に利用することができない。これらの事を考慮し、nの値は、
発音要求があってから再生されるまでに生じる遅延が使用者に認識されず、かつ
、メインバス12を有効に利用できる値に設定される。 ステップS3においてDSPコア23−1により読み出されたnTs分の圧縮
されたデータは、ステップS4において、伸張処理が施される。そして、ステッ
プS5において、DSPコア23−1は、伸張したデータをDRAM5に記憶さ
せるか否か、換言すると、そのデータに対するピッチ変換の処理が必要か否かを
判断する。データをDRAM5に記憶させる必要がないと判断された場合、ステ
ップS9に進み、伸張処理が施されたnTs分のデータは、マルチプレクサ部9
に転送される。そして、転送されたデータは、マルチプレクサ部9により選択さ
れ、スピーカ50に出力され、発音される。 一方、ステップS5において、データをDRAM5に記憶させると判断された
場合、ステップS6に進み、メインバス12の占有状態が調べられる。このステ
ップS6と、あのステップS7の処理は、ステップS1とステップS2の処理と
同様の処理なので、その説明は省略する。 DSPコア23−1が、ステップS7において、メインバス12が使用可能な
状態であると判断した場合、ステップS8に進み、DMAC20−1は伸張処理
が施されたデータをDRAM5の伸張後データ部5bにメインバス12を介して
DMA転送させ、記憶させる。 図6のフローチャートの処理は、DSP8−2乃至8−4においても同様に行
われる。但し、DSP8−2においては、ステップS3で読み出されるデータは
、伸張後データ部5bに記憶されているデータであり、ステップS4で行われる
処理は、ピッチ変換処理であり、ステップS8において、データが転送される先
はピッチ変換済みデータ部5cである。また、DSP8−3においては、ステッ
プS3で読み出されるデータは、ピッチ変換済みデータ部5cに記憶されている
データであり、ステップS4で行われる処理は、エンベロープ処理であり、ステ
ップS8において、データが転送される先はエンベロープ済みデータ保持部5d
である。 さらに、DSP8−4においては、ステップS3で読み出されるデータは、エ
ンベロープ済みデータ部5dまたはエフェクト済みデータ部5e(2回以上エフ
ェクト処理を施す場合)に記憶されているデータであり、ステップS4で行われ
る処理は、エフェクト処理であり、ステップS8において、データが転送される
先はエフェクト済みデータ部5eである。 上述したように、本発明の楽音生成装置では、図7に示すように、各DSP(
演算装置)が、nTs分のデータを一括に読み出し、その読み出したnTs分の
データを一括処理し、さらに後段の処理のために、処理したnTs分のデータを
一括に、DRAMなどのメモリに書き込むようにしたので、バンド幅の広いバス
を有効に利用することが可能となり、かつ、遅延を生じない楽音生成が可能とな
る。 なお、本明細書中において、上記処理を実行するコンピュータプログラムをユ
ーザに提供する提供媒体には、磁気ディスク、CD−ROMなどの情報記録媒体
の他、インターネットデジタル衛星などのネットワークによる伝送媒体も含まれ
る。 以上の如く、本発明に係る楽音生成装置、楽音生成方法、および提供媒体によ
れば、演算処理装置が、主記憶装置に記憶されている楽音生成用データをバスを
介して読み出し、読み出されたデータを用いて楽音を生成するに際し、楽音のサ
ンプリング周期のn倍のデータを一括して取り扱うようにしたので、バンド幅の
広いバスを有効に利用することが可能になる。
図面の簡単な説明
【図1】 従来のデータの読み出し、処理、および書き込みを説明する図である
【図2】 本発明の楽音生成装置を広く用いられ用いたコンピュータエンタテイ
メント装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図3】 楽音生成装置の構成を表すブロック図である。
【図4】 楽音生成装置のデータの流れを説明する図である。
【図5】 エンベロープ処理を説明する図である。
【図6】 図4の各DSPの動作を説明する図である。
【図7】 データの読み出し、処理、および書き込みを説明する図である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バスで接続されている演算処理装置と主記憶装置とを有する楽音
    生成装置において、 前記演算処理装置が前記主記憶装置から楽音生成用データを前記バスを介して
    読み出す読み出し手段と、 前記読み出し手段により読み出されたデータを用いて楽音を生成する楽音生成
    手段とを備え、 前記読み出し手段と前記楽音生成手段は、楽音のサンプリング周期のn倍(但
    し、nは2以上の整数)のデータを一括して取り扱うことを特徴とする楽音生成
    装置。
  2. 【請求項2】 前記nは、所定の楽音の発音が要求されてから、前記生成手段に
    より前記所定の楽音が生成され、発音されるまでの遅延時間が、使用者が認識さ
    れず、かつ、前記バスを有効に利用できる値になるように設定されることを特徴
    とする請求項1に記載の楽音生成装置。
  3. 【請求項3】 前記バスは、高速でビット幅の広いバスであることを特徴とする
    、請求項1に記載の楽音生成装置。
  4. 【請求項4】 少なくともホストCPU、ホストバス、及び楽音を生成するメデ
    ィア・プロセッサを備えたコンピュータ・エンタテインメント・システムにおい
    て、 前記メディア・プロセッサが、演算処理装置、主記憶装置、及び両者間のデー
    タ転送を行う高速でビット幅の広いバスを有し、 上記データ転送は、楽音のサンプリング周期のn倍(但し、nは2以上の整数
    )のデータを一括して取り扱うことを特徴とする、コンピュータ・エンタテイン
    メント・システム。
  5. 【請求項5】 前記演算処理装置、前記主記憶装置、及び前記バスは、1つの半
    導体チップに形成されていることを特徴とする、請求項4に記載のコンピュータ
    ・エンタテインメント・システム。
  6. 【請求項6】 前記演算処理装置は、1又は2以上のディジタル・シグナル・プ
    ロセッサからなることを特徴とする、請求項4に記載のコンピュータ・エンタテ
    インメント・システム。
  7. 【請求項7】 各々の前記ディジタル・シグナル・プロセッサは、楽音の圧縮デ
    ータを伸張する伸張処理手段、楽音生成時に周波数を変化させるピッチ変換処理
    手段、楽音の音色を変化させるエンベロープ処理手段、及び楽音に変化を付ける
    エフェクト処理手段のいずれかからなることを特徴とする、請求項4に記載のコ
    ンピュータ・エンタテインメント・システム。
  8. 【請求項8】 演算処理装置と主記憶装置とが、バスで接続されている楽音生成
    装置の楽音生成方法において、 前記演算処理装置での処理が、前記主記憶装置から楽音生成用データを、前記
    バスを介して読み出すステップと、 前記読み出しステップで読み出されたデータを用いて楽音を生成するステップ
    とを含み、 前記読み出しステップと生成ステップは、楽音のサンプリング周期のn倍(但
    し、nは2以上の整数)のデータを一括して取り扱うことを特徴とする楽音生成
    方法。
  9. 【請求項9】 前記nは、所定の楽音の発音が要求されてから、前記生成スッテ
    ップにより前記所定の楽音が生成され、発音されるまでの遅延時間が、使用者が
    認識されず、かつ、前記バスを有効に利用できる値になるように設定されること
    を特徴とする請求項8に記載の楽音生成方法。
  10. 【請求項10】 演算処理装置と主記憶装置とがバスで接続されている楽音生成
    装置に用いられ、その処理を楽音生成装置に実行させ、コンピュータが読み取り
    可能なプログラムを提供する提供媒体において、 前記演算処理装置での処理が、前記主記憶装置から楽音生成用データを、前記
    バスを介して読み出すステップと、 前記読み出しステップで読み出されたデータを用いて楽音を生成する生成ステ
    ップとを含み、 前記読み出しステップと生成ステップは、楽音のサンプリング周期のn倍(但
    し、nは2以上の整数)のデータを一括して取り扱うように処理されるプログラ
    ムを提供する提供媒体。
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