KR0164590B1 - 음원 데이타 발생, 기록 또는 재생장치 - Google Patents

음원 데이타 발생, 기록 또는 재생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 악음 신호에서 디지탈 샘플 파형 데이타를 루핑하거나 데이타 압축하여 음원 데이타를 발생하는 장치로, 장치는 음원 데이타를 기억 매체에 기록하고, 재생을 위해 기억 매체로부터 음원 데이타를 판독한다. 루핑 동안에 반복부에서 진폭의 불연속성을 배제하기 위해, 서로 가장 근접한 값들을 가지는 반복 파형부의 2개의 연결 샘플은 실제의 샘플들과 보간된 샘플들로부터 선택된다. 보간 필터가 보간된 샘플들을 발생하도록 다수의 오버샘플링을 형성한다. 보간 필터는 각각의 오버샘플링 정도에 대한 필터를 포함하며, 모든 필터들은 동일한 진폭 특성을 가진다. 루핑 도메인의 시작부에서 펄스 코드 변조된 데이타를 확인함으로써, 압축 파라미터들이 제공되지 않고도 역 압축 영향이 회피될 수가 있다. 기억 매체로부터 음원 데이타를 판독하면, 데이타 시작 어드레스와 루핑 시작 어드레스가 이 순서로 어드레스 발생기에 적재된다. 루핑 도메인의 유무를 표시하는 식별 플래그와 음원 데이타의 끝을 표시하는 식별 플래그가 음원 데이타에 포함되어 있어 루핑이나 재생의 끝을 제어하기가 용이하다.

Description

음원 데이타 발생, 기록 또는 재생 장치
제1도는 본 발명에 따른 음원 데이타 형성, 기록 또는 재생 장치의 구성을 도시하는 블록도.
제2도는 악음(樂音) 신호의 파형도.
제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능적 블록도.
제4도는 피치(pitch) 검출 동작을 도시하는 기능적 블록도.
제5도는 피치 검출을 설명하기 위한 블록도.
제6도는 악음 신호 및 엔벨로프(envelope)의 파형도.
제7도는 악음 신호의 감쇠율 데이타를 도시하는 파형도.
제8도는 엔벨로프 검출 동작을 설명하기 위한 기능적 블록도.
제9도는 FIR 필터의 특성도.
제10도는 악음 신호의 엔벨로프 보정(envelope correction)후의 파고치 데이타를 도시하는 파형도.
제11도는 빗살형(콤) 필터(comb filter)의 특성도.
제12도는 최적의 루핑 포인트 설정 동작(optimum looping point setting operation)을 설명하기 위한 파형도.
제13도는 시간축 보정 전후의 악음 신호를 도시하는 파형도.
제14도는 시간축 보정후 파고치에 대한 준순시(quasi-instantaneous) 비트 압축 블록의 구조를 보여주는 개략도.
제15도는 루핑 도메인(looping domain)의 파형들을 반복해서 상호 연결 시키므로써 얻어진 루프 데이타를 도시하는 파형도.
제16도는 감쇠율 데이타에 의거 엔벨로프 보정한 후의 포맨트 부분(formant portion)을 형성하는 데이타를 보여주는 파형도.
제17도는 실제의 루핑 전후의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
제18도는 준순시 비트 엔코딩 압축의 개략적 구조를 보여주는 회로 블럭도.
제19도는 준순시 비트 압축에 의해 얻어진 데이타의 한 블록의 일례를 보여주는 개략도.
제20도는 악음 신호의 선두부분의 블록의 내용을 보여주는 개략도.
제21도는 루핑 포인트에서의 연결 샘플들을 보여주는 파형도.
제22도는 파형 연결 상태를 보여주는 파형도.
제23도는 피치 변환을 설명하기 위한 파형도.
제24도는 보간의 일례를 보여주는 회로 블록도.
제25도는 루프 시작 및 루프 끝 어드레스를 설명하기 위한 도면.
제26도는 보간 필터의 기본적 구조를 보여주는 회로 블록도.
제27도는 보간 필터의 계수를 찾도록 설계된 저역 통과 필터의 일례를 보여주는 회로 블록도.
제28도는 루핑 도메인의 시작부에서 스트레이트 PCM 데이타를 정렬하는 동작을 보여주는 개략도.
제29도는 음원 재생측의 일례를 보여주는 블록도.
제30도는 메모리 내용의 일례를 보여주는 도면.
제31도는 제29도의 회로의 주 동작을 보여주는 타이밍 챠트도.
제32도는 오디오 처리 유닛과 그의 주변 장치의 구조를 보여주는 블록도.
제33도는 메모리 페치(fetch) 회수가 적은 음원 장치의 기본구조를 보여주는 기능 블록도.
제34도는 루핑없이 음원 데이타의 재생을 종료시키는 동작 및 루핑이 이루어지는 음원 장치의 기본적 구조를 보여주는 기능 블록도.
제35도는 연속 음원 데이타 재생 장치의 기본적 구조를 보여주는 기능 블록도.
제36도는 음원 데이타 재생측의 다른 구조를 보여주는 회로 블록도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
125, 132 : 디지탈 신호 처리기 126 : 메모리
131 : 변환기
본 발명은 음원 데이타를 발생하거나, 기록하거나, 재생하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 악음 입력 신호의 주기성을 이용한 적응 데이타 압축 또는 루핑(adaptive data compression or looping)이 효율적으로 실현되는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전자 악기 또는 TV 게임 유닛에 사용되는 음원은 예로 VCO, VCA 및 VCF로 구성된 아날로그 음원과 프로그램 가능한 사운드 발생기(programmable sound generator: PSG) 또는 파형 ROM 판독형 음원과 같은 디지탈 음원으로 크게 분류할 수 있다. 일종의 디지탈 음원으로서 악기의 라이브 음으로부터 샘플되고 디지탈화되어 메모리에 기억되는 음원 데이타인 샘플러 음원이 공지되어 있다.
음원 데이타를 저장하기 위한 샘플러 음원은 큰 용량의 메모리를 필요로 하기 때문에 이를 위해 메모리 세이빙을 위한 여러 기술들이 제안되었다. 통상 이러한 기술들은 음원 파형의 주기성 및 비선형 양자화에 의한 비트 압축을 이용하고 있다.
전술한 루핑은 또한 샘플된 악음의 원래 지속기간 보다 더 긴 시간동안 음을 발생하는 기술이다. 불명확한 파형 주기성을 나타내는 음발생의 시작 바로 다음의 포맨트(formant) 부분 이외의 파형부에서의 악음의 파형을 고찰해보면, 동일한 파형이 악음의 피치 또는 높이에 대응하는 기본적 주기로 반복해서 나타난다. 그러므로 반복 파형의 주기 수 n(n은 정수임)을 루핑 도메인(영역)으로 그룹화하고, 루핑 도메인을 반복해서 재생하므로써, 필요하다면 단지 작은 메모리 용량으로 연장된 시간동안 지속 음을 발생시킬 수가 있다.
한편, 통상의 오디오 PCM 신호의 비트 압축을 위해 엔코더측에서 피드 포워드형 필터(feed forward type filter)를 채용한 시스템이 일반적으로 사용되고 있다. 이 시스템은 압축된 데이타와 압축에 관련된 데이타인 서브-데이타를 전송하는데, 디코더상의 필터는 IIR(무한 임펄스 응답) 디지탈 필터 또는 순환 디지탈 필터(recursive digital filter)이다. 이러한 시스템은 이미 디지탈 광학 디스크 표준으로 채택되고 있다.
한편, 악음을 샘플링하고 그것의 톤 성분을 루핑한다는 것은 곧 루핑 도메인의 루핑 시작점과 끝점을 연결하여 반복적으로 루핑하는 것과 같은 것이다. 이 경우에 이들 루핑 시작점과 끝점을 서로 일치시키는 것이 필요하다. 그 이유는 그렇게 하지 않으면, 접속점에서 불연속이 존재하여 루핑 노이즈가 발생되기 쉽기 때문이다.
그러나, 루핑 시작점과 끝점이 거의 서로 일치되게 선택하기란 샘플링 주기 때문에 어렵다. 그래서 지금까지의 공지의 루핑 방법에 의해서는 효율적인 해결책이 제공되지 않았다.
어떤 음들은 타악기의 음과 같은 루핑 도메인이 결여되어 있다.
음원 데이타가 저장되어 있는 메모리로부터 음원 데이타를 판독할 때 음원의 데이타 시작 어드레스 데이타 및 루핑 시작 어드레스 데이타는 음원 데이타를 갖고 있는 메모리 공간과 동일한 공간상에 있는 디렉토리에서 표시된다는 사실에 주목할 필요가 있다. 이들 두 어드레스 데이타는 통상 다른 값을 갖고 있다. 이들 어드레스 데이타가 예로 오디오 신호 처리 장치의 어드레스 레지스터에 영구 로딩될 때, 메모리 페치 횟수가 증가되어 특히 복수음을 발생시키는 시분할 신호 처리의 경우에 부하를 증대시키게 된다.
한편, 루핑 도메인은 재생을 위해 메모리로부터 판독될 샘플러 음원의 음원 데이타에 존재하거나 혹은 존재하지 않을 수 있다. 음원 데이타의 재생을 종료하기 위한 처리 방법은 음원 데이타내에 루핑 도메인이 있느냐 없느냐에 따라 다르다. 루핑 도메인을 갖고 있는 음원의 데이타의 재생을 종료시킬 때, 루핑 도메인의 음원 데이타에 포함되어 있는 루핑 끝점 플래그(looping end point flag)를 이용하는 것이 일반적이다. 루핑 도메인이 없는 음원 데이타의 재생을 종료시킬 때는, 음원 데이타의 소정 위치에서 음을 종료시키기 위한 적당한 대책이 취해져야 한다. 일반적으로 별도의 어드레스가 재생 종료 신호를 위해 제공된다.
이처럼, 루핑 도메인의 존재 여부에 따라서 음원 데이타의 재생을 종료시키는 처리 방법이 다를 때, 루핑 도메인이 없는 음원 데이타와 루핑 도메인의 존재 여부를 가리키는 데이타의 재생 종료 신호를 위해 별도의 어드레스로 상기 처리 동작을 실행하는 음원 장치를 제공하는 것이 필요하다. 그 결과, 메모리 용량이 증가되고 음원 장치의 구조가 복잡해진다.
상술한 점을 감안하여, 본 발명의 목적은 상기 언급한 결점들이 제거될 수 있게 음원 데이타를 발생, 기록 또는 재생시키는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 소정수 주기의 시작부에서의 불연속점, 특히 루핑 점에서의 음원 데이타의 루핑 도메인을 제거할 수 있고 메모리 용량의 증가를 막을 수 있는 음원 데이타의 엔코딩 압축 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 메모리 페칭 횟수가 감소 될 수 있는 음원 장치를 제공하는 것이다.
또다른 본 발명의 목적은 루핑 노이즈가 제거되도록 루핑시 반복점에서 불연속점이 없는 사운드 데이타를 발생하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 음원 데이타 재생의 루핑 또는 종료가 루핑을 위한 서브-데이타의 수를 증가시킴이 없이 쉽게 제어될 수 있는 음원 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 노이즈가 없는 악음 데이타의 연속 재생이 하드웨어 항목을 부가하지 않거나 복잡한 타이밍 제어 동작을 실행치 않고도 수행될 수 있게 하는 연속 음원 데이타 재생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 음원 데이타를 발생시키는 장치를 제공하는 것으로서, 여기서 복수의 실제 샘플로 구성되는 소정수의 샘플의 파형 데이타는 복수의 보간된 샘플들을 형성하도록 보간되고, 실제 샘플과 서로 가장 가까운 값을 갖고 있는 보간된 샘플들은 반복 파형의 상호 접속 샘플로서 사용되므로써, 반복점들에서의 불연속이 제거되어 만족스러운 반복 재생이 가능해진다.
본 발명은 또한 샘플링 주파수 fs를 갖는 입력 디지탈 데이타로부터 m-곱(m-ple) 샘플링 주파수 m·fs의 분해능(불협화음에서 협화음으로 옮기는 것)으로 보간된 데이타를 발생시키는 n차 필터의 m개 쌍으로 구성된 보간 필터를 제공하며, 여기서 각각의 필터쌍의 진폭 특성은 시간 필터 스위칭 시에 발생되는 노이즈가 제거되도록 동일하게 만들어진다.
본 발명은 또한 복수의 샘플 간격으로 취해진 블록 단위로, 파형 데이타를 데이타 워드와 압축에 관한 파라미터들로 엔코딩 압축하기 위한 방법을 제공하는데, 이 방법은 소정 수의 파형 데이타의 주기수를 소정수의 압축된 데이타 워드와 파라미터를 포함하는 하나 또는 그 이상의 엔코딩 압축 블록으로 엔코딩 압축하는 단계와, 메모리와 같은 저장 매체에 데이타를 저장하는 단계와, 저장 매체의 용량을 증가시킴이 없이 음원 데이타의 재생시 상기 제1 블록의 데이타 불연속점에 의해 발생되는 에러를 발생하지 않도록 하나 또는 그이상의 엔코딩 압축 블록중 적어도 제1의 블록의 소정수의 선두 워드를 스트레이트(straight) PCM으로써 변조시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 적은 메모리 페치 횟수로도 충분하며 제1 연속 복수의 샘플과 제2 연속 복수의 샘플을 포함하는 음원 데이타를 저장하는 음원 데이타 메모리와, 상기 음원 데이타 및 루핑 시작 어드레스 데이타와 연관된 데이타 시작 어드레스 데이타를 저장하는 시작 어드레스 데이타 메모리와, 상기 데이타 시작 어드레스 데이타 및 상기 루핑 시작 어드레스 데이타에 의거하여 상기 음원 데이타 메모리의 판독 어드레스를 발생시키는 어드레스 발생기를 구비하는 음원 장치를 제공하며, 여기서, 상기 데이타 시작 어드레스 데이타가 상기 어드레스 발생기내에 로드된 후, 상기 제1 연속의 복수 샘플들은 상기 음원 데이타 메모리에 의거하여 상기 데이타 시작 어드레스와 함께 시작하는 상기 음원 데이타 메모리의 저장 영역으로부터 판독되고, 상기 루핑 시작 어드레스 데이타는 아날로그 또는 디지탈 오디오 신호가 재생되도록 상기 음원 데이타 메모리의 상기 루핑 시작 어드레스와 함께 시작하는 저장 영역으로부터 상기 제2 연속의 복수 샘플을 반복적으로 판독될 수 있게 상기 어드레스 발생기에 로드된다.
본 발명은 또한 루핑 제어가 루핑을 위해 부가적인 데이타를 증가시킴이 없이 실행되며, 상기 루핑 도메인 없이 반복 재생되는 루핑 도메인을 갖고 있는 제1 종류의 연속 복수의 샘플과 제2 종류의 연속 복수의 샘플을 포함하는 음원 데이타를 선택적으로 저장하는 음원 데이타 메모리와, 상기 음원 데이타의 루핑 영역의 존부 여부와 상기 음원 데이타의 끝을 가리키는 식별 플래그를 검출하는 플래그 체크 회로를 포함하는 음원 장치를 제공하는데, 이 장치에서, 상기 제1 종류의 복수 연속 샘플들은 상기 음원 데이타 메모리로부터 반복적으로 판독되거나, 또는 상기 제2 종류의 복수의 연속 샘플들은 판독되어 아날로그 또는 디지탈 오디오 신호가 재생되며, 상기 식별 플래그가 음원 데이타의 끝과 루핑 영역의 부재를 나타낼 때 뮤팅이 인가된다.
본 발명은 또한 연속 음원 데이타를 재생하기 위한 장치로서, 장치에서 연속 음원 데이타가 가능하고, 장치는 제1 및 제2 음원 메모리 영역을 갖고 있는 음원 메모리와, 어드레스 레지스터의 시작 어드레스에 의거하여 판독 어드레스를 지정하는 어드레스 레지스터와, 상기 판독 어드레스에 의거하여 상기 메모리 영역중 한 영역으로부터 음원 데이타를 판독하는 제어 수단과, 음원 데이타가 상기 음원 메모리 장치의 다른 음원 메모리 영역으로부터 판독될 시 음원 메모리 영역중 한 영역에 음원 데이타를 기록하는 음원 데이타 공급 수단과, 상기 음원 데이타가 기록되는 상기 제1 또는 제2 음원 영역의 시작 어드레스를 상기 어드레스 레지스터에 기록하는 시작 어드레스 공급 수단과, 상기 제1 및 제2 음원 메모리 영역으로부터 판독된 제2 소스 데이타를 처리하는 신호 처리 수단을 포함하는 연속 음원 데이타를 재생하는 장치를 포함한다.
본 발명의 상기 또는 다른 목적은 도면을 참고로 하여 이하 상세히 설명될 것이다.
도면을 참조로 본 발명의 몇몇 실시예가 상세히 설명된다. 그러나 본 발명이 음원 데이타를 발생, 기록 및/ 또는 재생하는 장치에 적용했지만 일반적으로 디지탈 신호 처리에 적용할 수 있다.
제1도에는 본 발명에 따른 음원 데이타를 발생, 기록 및 재생하는 장치의 전반적인 배열이 도시되어 있는데 이는 퍼스널 컴퓨터를 위한 어댑터 또는, 샘플링 머신 또는 샘플러라 불리는 전자 악기의 음원부로서 샘플링 음원 유닛에 이용된다.
제1도에 있어서, 음원 데이타를 발생, 저장하는 동안, 소스가 되는 사운드의 아날로그 오디오 신호는 전치증폭기(122)와 저역 통과 필터(123)를 거쳐 입력 단자(121)로부터 A/D 변환기(124)에 공급되고, 상기 변환기에서는 상기 아날로그 오디오 신호가 31.5KHz의 샘플링 주파수에서 샘플 데이타 신호 Sd 당 직렬 16 비트로 변환된다. 이 샘플 데이타 신호 Sd는 디지탈 신호 처리기(DSP)(125)에 의해 처리되어 메모리(126)에 음원 데이타로 저장된다.
메모리(126)는 2M 워드의 어드레스 섹션을 갖고 있는데, 예로 그의 512K 워드의 영역은 예로 16비트/어드레스 버퍼 영역이고, 나머지 1.5M 워드 영역은 예로 신호 Sd를 저장하기 위한 12비트/어드레스 저장 영역이다.
DSP(125)는 메모리(126)의 버퍼 영역을 이용하여 산술 연산을 실행하므로써, 신호 Sd의 진폭이 일정하게 되어 상기한 12비트 전체에 대한 전 범위를 나타내도록 신호 Sd의 진폭이 보정되거나 정규화 된다. 이처럼 보정 후에 얻어진 12-비트 신호 Sd는 메모리(126)의 저장 영역 일부에 저장된다.
이때, 신호 Sd를 보정하기 위해 사용된 상수와 같은 파라미터, 및 메모리(126)에 신호 Sd를 저장할 때 사용된 톱(top) 및 끝 어드레스와 같은 파라미터는 DSP(125)로부터 상기한 음원 유닛의 8-비트 중앙 처리 장치(CPU)(111)로 전송되어 작업 영역 및 파라미터를 위한 랜덤 억세스 메모리(RAM)(113)에 저장된다. 음원 유닛은 시스템 제어 프로그램이 기록 및 저장되는 판독전용 메모리(ROM)을 갖고 있다. RAM(113)과 ROM(112)은 버스 라인(119)을 거쳐 CPU(111)에 접속되어 있다.
이러한 식으로 소정 진폭으로 정규화된 32 종류의 악음의 파형은 메모리(126)에 저장됨에 반해 이들 파형에 관한 파라미터들은 RAM(113)에 저장된다.
한편, 연주용 또는 편집용 음원 데이타를 재생시키기 위해 MIDI(Music Instrument Digital Interface) 표준용 키보드(114)를 작동시킬 때, 대응하는 파라미터들은 오퍼레이팅 패널(115)의 셋팅에 따라서 RAM(113)으로부터 CPU(111)에 의해 꺼내어져서 DSP(125)에 전송되고, 그러므로써 대응하는 파형의 디지탈 신호 Sd가 메모리(126)로부터 꺼내어진다. 그러나, 이렇게 꺼내진 신호는 아직 샘플 신호당 12비트이고, 일정한 값으로 정규화된 진폭을 갖는다. 신호 Sd의 샘플링 주파수는 저장 시 여전히 31.5KHz이다. 키보드(114)와 오퍼레이팅 패널(115)은 인터페이스(116)를 거쳐서 버스 라인(119)에 접속되어 있고, 이 라인(119)에 표시 패널(118)이 드라이버(117)를 통하여 접속되어 있다.
이 경우, 본래의 사운드가 저장 주기보다 더 길 때, 신호 Sd는 단지 저장 주기의 지속기간을 가지며, 그로 인해 신호 Sd의 끝쪽의 소정의 주기 부분이 반복된다. 신호 Sd의 진폭이 일정한 값으로 보정되기 때문에 신호 Sd의 반복 접속점에서 진폭의 스텝이 발생하지 않는다.
신호 Sd는 피치 변환기(131)에 공급되는 한편, 톤 데이타는 키보드(114)상의 키의 작동에 의해 도출되어, CPU(111) 및 DSP(125)를 거쳐 피치 변환기(131)에 전송된다.
변환기(131)는 보간 FIR 디지탈 필터를 갖고 있으며, 그러므로써 신호 Sd는 예로 256-곱 오버샘플링 처리된 다음에 다시 샘플링 처리된다. 이런식으로, 신호 Sd가 변환되어 발생한 아날로그 신호의 피치 또는 간격은 신호 Sd의 샘플링 주파수를 변화시키지 않고 키보드(114)상의 작동키에 대응하는 피치 또는 간격으로 변환된다.
피치 변환기(131)로부터의 신호 Sd는 DSP(132)에 공급되는 한편, 대응하는 파라미터는 RAM(113)로부터 도출되어, DSP(132)에 공급된다. 이 DSP에 신호 Sd는 그의 본래 비트 길이로 복원되어 본래의 사운드를 위해 디지탈 신호 Sd로 재보정된다. 한편, 신호 Sd는 DSP(132)에서 처리되어, 신호 Sd로부터 변환된 아날로그 신호의 어택, 감쇠, 유지 및 릴리이즈는 오퍼레이팅 패널(115)상의 동작에 따라서 유지 될 것이다.
이러한 식으로, 디지탈 신호 Sd는 DSP(132)로부터 취해지고, 이 신호는 일정한 주파수를 가지며, 오퍼레이팅 패널(115)상의 대응 동작에 의해 처리된 피치, 사운드 볼륨 및 음색을 갖는다. 이 신호 Sd는 D/A 변환기(133), 저역 통과 필터(134) 및 출력 증폭기(135)를 경유하여 출력 단자(136)에서 출력된다.
이 경우에, 신호 Sd는 메모리(126)로부터 취해져서 최대 16개의 음성 또는 톤이 출력 단자(136)에서 출력되도록 최대 16채널까지 시분할로 음악 연주를 위해 연속 처리된다.
전술한 내용은 통상적인 샘플링 음원 단위로 음원 데이타를 발생하고, 저장하며, 재생하는 기본적인 동작에 관한 것이다. 한편, 입력 오디오 신호가 통상의 악기로부터의 사운드일 때 이 신호는 흔히 피치라 불리는 기본 주파수를 갖는다. 이 경우에, 파형에는 반복되는 부분들이 포함되어 있다. 이 반복 파형 부분중 1 내지 몇몇 주기는 메모리에 저장되어 악음의 연장된 연속 재생이 실현되도록 반복해서 재생된다. 이는 샘플링 음원에서 루핑이라고 알려져 있고, 이는 메모리 용량을 세이빙하는데 효과적이다. 메모리 세이빙을 위한 공지의 또 다른 효과적인 기술은 데이타 재생 및/또는 재생시 데이타를 압축하는 것이다. 본 실시예에서, 필터 선택형 데이타 압축 기술이 채용되었으며, 이 기술에서, 복수의 샘플들은 블록으로 그룹지워지며, 데이타 압축을 위한 최적의 필터는 하나의 유닛과 같은 각각의 블록으로 선택된다.
상술된 루핑은 제2도에 도시된 악음 신호의 파형을 참조로 간략히 설명된다. 일반적으로, 사운드 발생 시작후 바로, 피아노의 키 스트로크의 노이즈 또는 관악기의 숨소리 잡음과 같은 톤없는 성분은 파형에 포함되어 있고, 그러므로 불명료한 파형 주기성을 갖는 포맨트부가 형성된다. 이러한 포맨트부 다음에, 동일한 파형이 악음의 피치 또는 간격에 대응하는 기본 주기로 반복되기 시작한다. 파형의 n 주기 수(n은 정수임)는 루핑 시작점 LPs과 루핑 끝점 LPE 사이에서 한정되는 루핑 도메인 LP로서 처리된다. 기록매체상에 포맨트부 FR과 루핑 도메인 LP를 저장하고 재생시에 포맨트부 FR과 루핑 도메인 LP 순서로 반복 재생하므로써, 악음은 어느 소망 시간동안 발생될 수 있다.
제3 내지 20도를 참조하여, 기록측 시스템 구성과 동작은 물론이고 음원 데이타의 발생을 상세히 설명하기로 한다.
제3도는 샘플링 시간 이후 입력 악음 신호의 저장 매체 또는 메모리상에 저장할 때 까지의 실예를 보여주는 기능 블록도이다.
입력 단자(10)에서의 입력 악음 신호는 디지탈/오디오 신호 기록매체로부터 아날로그 또는 디지탈 신호로서 재생된 신호나, 마이크에 의해 직접 픽업된 신호이다.
제1도에 있어서, 입력 악음 신호는 샘플 디지탈 데이타 당 16 비트로서 도출되도록 38KHz의 주파수로 샘플링 블록(11)에서 샘플된다. 이 샘플링은 아날로그 입력 신호에 대한 A/D 변환에 대응하고 디지탈 입력 신호에 대한 샘플링 레이트 및 비트 수 변환에 대응한다.
이때, 피치 검출 블록(12)에서, 샘플링 블록으로부터의 디지탈 악음의 음고 또는 피치를 결정하는 기본 톤 fo 또는 데이타의 주파수인 기본 주파수가 검출된다.
이후 검출 블록(12)에서의 검출 원리가 설명된다. 샘플링 음원과 같은 악음 신호는 때때로 샘플링 주파수 fs 보다 훨씬 낮은 기본 톤의 주파수를 가지므로, 주파수 축을 따라서 악음의 피크를 간단히 검출하여 피치를 아주 정확히 식별하는 것은 어렵다. 그러므로 어떤 수단으로써 악음의 화성 오버톤(harmonic overtone)의 스펙트럼을 이용하는 것이 필요하다.
피치가 검출되길 원하는 악음의 파형 f(t)는 다음의 퓨우리에 전개식으로 표현할 수 있다;
Figure kpo00002
여기서 a(w)와 φ(w)는 각각의 오버톤 성분의 진폭 및 위상을 가리킨다. 각 오버톤의 위상 시프트 φ(w)을 0에 세트하면, 상기 식은 다음과 같이 표현된다:
Figure kpo00003
이와같이 위상-정합된 파형 f(t)의 피크점들은 파형 f(t)의 모든 오버톤의 주기의 정수배에 대응하는 점과 t=0점에 있다. t=0에서의 피크는 기본 톤의 주기와 다르지 않다.
이러한 원리를 근거로, 피치 검출 순서에 대해서 제4도의 기능 블록도를 참조하여 설명하기로 한다.
이 도면에서, 악음 데이타 및 0는 빠른 퓨우리에 변환(FET) 블록(33)의 실수부 입력 단자(31)와 허수부 입력 단자(32)에 공급된다.
빠른 퓨우리에 변환 블록(33)에서 실행되는 퓨우리에 변환에서, 바람직한 피치가 얻어지는 악음 신호는 x(t)로서 표현되고, 악음 신호 x(t)의 화성 오버톤 성분은 다음과 같이 표현된다:
Figure kpo00004
x(f)는 다음과 같이 주어질 수 있다:
Figure kpo00005
이것은 복소수 표기로서 다음과 같이 표현된다:
Figure kpo00006
(5) 식에서
Figure kpo00007
이 이용된다. 퓨우리 변환에 의해서 다음식이 유도된다.
Figure kpo00008
여기서 δ(W-Wn)은 델타 함수를 가리킨다.
다음 블록(34)에서, 정상 또는 절대값 즉 빠른 퓨우리 변환후에 얻어진 데이타의 실수부의 제곱과 허수부의 제곱의 합의 근이 계산된다.
이처럼, X(W)의 절대값 Y(W)를 구하면, 위상 성분은 삭제되어,
Figure kpo00009
이 된다.
이는 악음 데이타의 모든 고주파 성분의 위상 매칭을 위해 만들어진 것이다. 위상 성분들은 허수부를 0으로 설정하므로써 매칭되게 할 수 있다.
이렇게 계산된 정상값은 실수부 데이타로서 빠른 퓨우리에 변환 블록(이 경우에는 역 FET 블록)(36)에 공급되는 한편 0은 허수 데이타 입력단자(35)에 공급되어 악음 데이타를 복원하기 위해 역 FFT가 실행된다. 이러한 역 FET는 다음과 같이 표현된다:
Figure kpo00010
역 FET 후에 복구된 악음 데이타는 위상 정합된 고주파 성분을 갖고 있는 코싸인파가 합성된 파형이 얻어진다.
이와같이 복원된 음원 데이타의 피크값들은 피크 검출 블록(37)에서 검출된다. 피크점들은 악음 데이타의 주파수 성분 모두의 피크가 일치되는 점이다. 다음 블록(38)에서, 이같이 검출된 피크 값들은 감소하는 값의 순서로 분류된다. 악음 신호의 피치는 검출된 피크의 주기를 측정하므로써 알 수 있다.
제5도에는 악음 데이타의 최대간 또는 피크를 검출하기 위한 피크 검출 블록(37)의 배열이 도시되어 있다.
다른 값들을 갖고 있는 다수의 피크는 악음 데이타에 존재하며, 이 악음의 피치는 악음 데이타의 최대값을 찾아 그것의 주기를 검출하므로써 파악된다.
제5도에 있어서, 역 퓨우리에 변환 다음에 악음 데이타 열이 입력 단자(41)를 통하여(N+1) 스테이지 시프트 레지스터(42)에 공급되고 레지스터 a-N/2,..., a0, ...aN/2를 통하여 이 순서로 출력 단자(43)에 전송된다. 이러한(N+1)스테이지 시프트 레지스터(42)는 악음 데이타 열에 대하여(N+1) 샘플의 폭을 갖는 윈도우로서 작용하고, 상기 데이타 열의(N+1) 샘플은 상기 윈도우를 통해 최대값 검출 회로(44)에 전송된다. 즉 악음 데이타가 먼저 레지스터 a-N/2내로 들어가고 계속해서 레지스터 aN/2에 전송되므로, 레지스터 a-N/22, ..., 0, ..., aN/2로부터의(N+1) 샘플 악음 데이타는 최대값 검출회로(44)에 전송된다.
이 최대값 검출회로(44)는 시프트 레지스터(42)의 중앙 레지스터 ao의 값이 (N+1) 샘플값중 최대 값인 것으로 판정되면 최대값 검출회로(44)는 출력단자(45)에서 검출된 피크값을 출력하도록 피크값으로서 레지스터 ao의 데이타를 검출한다. 이 윈도우의 폭(N+1)은 바람직한 값으로 설정할 수 있다.
다시 제3도에 있어서, 샘플된 디지탈 악음 신호의 엔벨로프는 악음 신호의 엔벨로프 파형을 발생하도록 상기 피치 데이타를 이용하여 엔벨로프 보정 블록(13)에서 검출된다. 이러한 엔벨로프 파형은 제6도에 B로 도시되어 있듯이 악음 신호 파형의 피크점들을 계속해서 연결하므로써 얻어지고, 이 엔벨로프 파형은 사운드 발생시간 이후의 시간 경과에 따른 사운드 레벨 또는 사운드 볼륨에서의 변화를 나타낸다. 이러한 엔벨로프 파형은 ADSR, 또는 영역 시간/감쇠 시간/유지 레벨/릴리즈 시간과 같은 파라미터로써 통상 표현된다. 악음 신호의 예로서 키를 타격할 시 발생되는 피아노 톤의 경우를 고려해보면, 영역 시간 TA는 키보드의 키가 타격된 후 사운드 볼륨이 점차 커져 목표 또는 소망 사운드 볼륨에 도달할 때까지 경과하는 시간을 나타내고, 감쇠 시간 TD는 영역 시간 TS의 사운드 볼륨에 도달한 후 다음 사운드 볼륨 예로 피아노의 지속음의 사운드 볼륨까지 경과하는 시간을 나타내고, 유지 레벨 LS는 키 스트로크를 릴리즈한 후 키-오프될 때까지 지속음의 볼륨을 가리키고, 릴리즈 시간 TR은 키-오프 후 사운드 소멸 때까지 경과되는 시간을 가리킨다. 시간 TA, TD 및 TR은 때때로 사운드 볼륨의 변화율 또는 그레디언트(구배)를 가리킨다. 이들 4 파라미터 이외에 다른 엔벨로프 파라미터가 사용될 수도 있다.
엔벨로프 검출 블록(13)에서 신호 파형의 전체 감쇠율을 가리키는 데이타는 잔여 어택 파형으로 포맨트부를 도출하기 위해서 상술된 ADSR과 같은 파라미터로 표현된 엔벨로프 파형 데이타와 동시에 얻어짐에 주목할 필요가 있다. 이들 감쇠율 데이타는 어택 시간 TA 동안 키-온시 사운드 발생의 시간 이후 기준값 1을 취한 다음, 제7도에 예로서 도시된 바와 같이 단조롭게 감쇠한다.
제3도의 엔벨로프 검출 블록(13)의 일례에 대해서 제8도의 블록 다이어그램을 참조하여 설명하기로 한다.
엔벨로프 검출의 원리는 진폭 변조(AM) 신호의 엔벨로프 검출의 원리와 비슷하다. 즉 엔벨로프는 AM 신호에 대한 반송파 주파수로서 고려되는 악음 신호의 피치로 검출된다. 엔벨로프 데이타는 엔벨로프 데이타와 피치 데이타에 의거하여 형성되는 악음을 재생할 때 이용된다.
제8도의 입력 단자(51)에 공급된 악음 데이타는 악음의 파고 데이타의 절대 값을 찾기 위해 절대값 출력 블록(52)에 전송된다. 이들 절대값은 무한 펄스 응답(FIR)형 디지탈 필터 블록 또는 FIR 블록(55)에 전송된다. 이 FIR 블록은 저역 필터로서 작용하고, 필터의 컷-오프 특성은 입력 단자(53)에 공급된 피치 데이타를 근거로 계수 블록(54)에서 앞서 형성되는 필터 계수를 FIR 블록(55)에 공급하므로써 결정된다.
필터 특성들은 한 예로서 제9도에 도시되어 있는데 이는 악음 신호의 기본 톤(주파수 fo에서) 및 화성 오버톤의 주파수에서 0점들을 갖는다. 예로, 제6도의 B에 도시되어 있는 엔벨로프 데이타는 기본 톤과 오버톤의 주파수를 FIR 필터로 감쇠시키므로써 제6도의 a에 도시된 악음 신호로부터 검출할 수 있다. 필터 계수 특성들은 다음 식으로 표시된다.
Figure kpo00011
여기서 fo는 악음 신호의 기본 주파수 또는 피치를 가리킨다.
포맨트부 FR의 파고 신호 데이타 및 루핑 도메인 LP의 파고 신호 데이타를 발생시키거나 샘플된 악음 신호의 파고치 데이타 또는 샘플링 데이타로부터 데이타를 루핑하는 동작이 이하 설명된다.
루핑 데이타를 발생시키기 위한 제1 블록(14)에서, 샘플된 악음 신호의 파고치 데이타는 제10도에 도시된 일정한 진폭을 갖고 있는 파형의 신호 파고치 데이타를 발생하는 엔벨로프 보정이 실행되도록 제6도에 B로 도시된 사전 검출된 엔벨로프 파형의 데이타로 분할된다(또는 그것의 역으로 곱해진다). 이러한 엔벨로프 보정된 신호 즉, 보다 정확하게는 대응의 파고치 데이타는 신호를 발생하도록 필터된다. 보다 정확하게는 대응의 파고치 데이타는 톤 성분 이외에서 감쇠되거나 비교에 의해 톤 성분에서 강화된다. 여기서 톤 성분들은 기본 주파수 fo의 정수배인 주파수 성분들을 의미한다. 특히 데이타는 고역 필터(HPF)를 통과하므로 엔벨로프 보정된 신호에 포함되어 있는 진동과 같은 저주파수 성분이 제거되고, 그후 통과 대역으로서 기본 주파수 fo의 정수배인 주파수 대역을 갖고 있는 주파수 특성인 제11도의 일점쇄선으로 도시된 주파수 특성을 갖고 있는 빗살형 필터를 통하여 통과되므로 톤 없는 성분 또는 잡음 성분이 감쇠됨은 물론이고 HPF 출력 신호에 포함되어 있는 톤 성분만이 통과된다. 필요하다면 데이타를 저역 통과 필터(LPF)를 통해 통과시켜 빗살형 필터로부터의 출력 신호에 중첩된 노이즈 성분을 제거할 수 있다.
즉, 입력 신호로서 악기의 사운드와 같은 악음 신호를 고려해보면, 악음 신호가 통상 일정한 피치 또는 음고를 가지므로, 제11도에 실선으로 도시된 바와같이 에너지 집중이 악음의 피치에 대응하는 기본 주파수 fo와 그것의 정수배 주파수 근처에서 나타난다. 역으로, 일반적으로 노이즈 성분은 일정한 주파수 분포를 갖는 것으로 알려져 있다. 그러므로, 입력 악음 신호를 제11도에 일점쇄선으로 도시된 주파수 특성을 갖고 있는 빗살형 필터를 통과시키므로써 악음 신호의 기본 주파수 fo의 정수배인 주파수 성분, 즉 톤 성분만이 통과되는 반면, 다른 성분 즉 톤없는 성분 또는 노이즈의 일부가 감쇠되어 S/N 비가 향상된다. 제11도에 일점쇄선으로 도시된 빗살형-필터의 주파수 특성은 다음 식으로 표현된다;
Figure kpo00012
여기서 fo는 입력 신호의 기본 주파수 또는 피치에 대응하는 기본 톤의 주파수를 가리키며, N은 빗살형 필터의 단(stage) 수이다.
이런 식으로 감소된 노이즈 성분을 갖고 있는 악음 신호는 반복 파형 추출 회로에 공급되며, 이 회로에서 악음 신호는 제2도에 도시된 루핑 도메인 LP와 같은 적당한 반복 파형 도메인을 갖지 않으며, 이 악음 신호는 반도체 메모리와 같은 기록 매체상에 공급되어 기록된다. 저장 매체상에 기록된 악음 신호 데이타는 톤 없는 성분과 감쇠된 노이즈 성분의 일부를 갖고 있으므로, 반복 파형 도메인 또는 루핑 노이즈의 반복 재생시에 노이즈가 감소된다.
HPF, 빗살형 필터 및 LPF의 주파수 특성은 피치 검출 블록(12)에서 검출된 피치 데이타인 기본 주파수 fo를 근거로 세트된다.
그후, 제3도의 루핑 도메인 검출 블록(16)에서 상술된 필터링에 의해 감쇠된 피치 성분과는 다른 성분을 갖고 있는 악음 신호의 적당한 반복 파형 도메인이 검출되어 루핑점, 즉 루핑 시작점 LPs와 루핑 끝점 LPE가 설정된다.
좀더 자세히 설명하면, 검출 블록(16)에서 루핑 점들은 악음 신호의 피치에 대응하는 반복 주기의 정수배 만큼 서로로부터 떨어지게 선택된다. 루핑점을 선택하는 원리는 이후 설명된다.
악음 데이타를 루핑할 때, 루핑 간격은 기본 톤의 주파수에 역인 기본 주기의 정수배이어야 한다. 이처럼, 악음의 피치를 정확히 식별하므로써, 루핑 간격 또는 거리를 쉽게 결정할 수 있다.
이와같이 루핑 거리가 사전에 결정되고, 이 거리 만큼 서로 떨어져 있는 두 점이 취해지고 이 두점의 근처에서 루핑점을 설정키 위해 신호 파형의 상관성 또는 유사성이 평가된다. 상기 두점의 부근에서 신호 파형의 샘플에 관하여 적(積)의 합 또는 콘볼루션(convolution)을 이용하는 통상적인 계산 기능은 이하 설명된다. 콘볼루션의 연산은 신호 파형의 상관성 또는 유사성을 평가하기 위해 모든점의 세트에 대하여 순차적으로 실행된다. 콘볼루션에 의한 계산에서, 악음 데이타는 예로 디지탈 신호 처리 유닛(DSP)에 의해 형성된 적(積) 단위의 합으로 순차적으로 입력되고, 이 콘볼루션은 적 단위의 합으로 계산되어 출력된다. 콘볼루션이 최대가 되는 두점의 세트는 루핑 시작점 LPs과 루핑 끝점 LPE로서 채택된다.
제12도에서, 루핑 시작점 LPs의 후보점 ao, 루핑 끝점 CPE의 후보점 bo, 루핑 시작점 LPs의 후보점 ao전후의 2(N+1)점과 같은 복수점에 있는 파고 데이타 a-N..., a-2, a-1, a-o, a1, a2,... aN, 루핑 끝점 LPE의 후보점 bo의 전후의 동일한 두(2N+1)의 점에 있는 파의 꼭대기 높이 b-N, ..., b-2, b-1, b0, b1, b2, ..., bN으로, 계산 함수 E(ao, bo)는 다음과 같이 결정된다.
Figure kpo00013
중심으로서 점 ao및 bo에서 또는 그 주위에서의 콘볼루션은 식(13)으로부터 발견된다. 후보 ao및 bo의 세트는 루핑점 후보 모두를 찾기 위해 순차적으로 바뀌고, 평가 함수 E가 최대가 되는 점들은 루핑점으로서 채택된다.
콘볼루션 방법과 함께 루핑점을 찾는데 최소 제곱 에러 방법(minimum square error method)이 사용될 수 있다. 즉 최소 에러 제곱 방법에 의해 루핑점에 대한 후보점 ao, bo는 다음 식으로 표현 할 수 있다:
Figure kpo00014
이 경우에, 계산 함수 ε이 최소가 되는 점 ao, bo를 찾는 것은 충분하다.
한편, 피치 변환비는 루핑 시작점 LPs와 루핑 끝점 LPE에 의거하여 루핑 도메인 검출 블록(16)에서 계산된다. 이 피치 변환비는 다음 시간축 보정 블록(17)에서 시간축 보정시 시간축 보정 데이타로서 사용된다. 이 시간축 보정은 이들 데이타가 메모리와 같은 저장 수단에 저장될 때 여러 음원 데이타의 피치들을 매칭하기 위해 실행된다. 피치 검출 데이타로 상기 검출된 피치 데이타는 피치 변환비 대신에 사용될 수 있다.
블록(17)에서의 피치 정규화는 제13도를 참조로 설명된다.
제13도 a 및 b는 시간축 컴팬딩(압신)(companding) 전후에 악음 신호 파형을 각각 보여준다. 제13도 a 및 b의 시간축은 준순시 비트 압축 및 엔코딩(이는 후에 설명됨)을 위해 블록단위로 등급이 매겨진다.
시간축 보정전의 파형 A에서, 루핑 도메인 LP은 일반적으로 블록과 관련이 없다. 제13b도에서, 루핑 도메인 LP는 루핑 도메인 LP가 블록 길이 또는 블록 주기의 정수배(m배)가 되도록 시간축 압신된다. 루핑 도메인은 또한 블록 경계가 루핑 시작점 LPs과 루핑 끝점 LPE과 일치하도록 시간축을 따라 이동된다. 즉, 루핑 도메인 LP의 시작점 LPs과 끝점 LPE가 소정 블록의 경계에 있도록 시간축 보정 즉 시간축 컴팬딩 및 시프팅을 실행하므로써, 루핑은 기록시에 음원 데이타의 피치 정규화를 실현하기 위한 블록의 정수(m)에 대해 실행될 수 있다. 파고 데이타 0는 타임 시프트에 의한 악음 신호 파형의 선두끝의 블록 경계에서 오프 ΔT로 삽입될 수 있다.
제14도는 나중에 설명되는 비트 압축 및 엔코딩되는 시간축 보정후에 파형의 파고치 데이타에 대한 블록의 구조를 도시하고 있다. 하나의 블록에 대한 파고치 데이타의 수(샘플 또는 워드 수)는 h이다. 이 경우에, 피치 정규화는 시간축 컴팬딩으로 이루어지고, 그러므로써 제2도에 도시된 악음 신호 파형의 일정 주기 Tw를 갖는 파형의 n 주기 즉 루핑 주기 LP 내의 워드 수는 블록내의 워드수 h의 정수배(m 배)가 될것이다. 특히 피치 정규화는 루핑 도메인 LP의 시작점 LPs과 끝점 LPE를 시간축상의 블록 경계 위치와 일치시키기 위해 시간축 처리(시프팅)로 이루어진다. 점 LPS, LPE가 이러한 식으로 블록 경계 위치와 일치할 때, 비트 압축 및 엔코딩 시스템으로써 엔코딩시 블록 스위칭에 의해 발생된 에러를 줄이는 것이 가능하게 된다.
제14도에 있어서, 하나의 블록내에 있는 워드 WLPs 및 WLPE각각은 보정된 파형에 대한 루핑 시작점 LPs와 루핑 끝점 LPE, 특히 LPE 바로 전의 점에서의 샘플을 가리킨다. 시프팅이 실행되지 않을 때, 루핑 시작점 LPs와 루핑 끝점 LPE는 블록 경계와 일치될 필요가 없으므로, 제14도 b에 도시된 바와같이, 워드 WLPs, WLPE는 블록내의 임의 위치에 세트된다. 그러나 워드 WLPs로부터 워드 WLPE까지의 워드수는 피치를 정규화시키기 위한 하나의 블록내의 워드수 h의 m배수이다(m은 정수임).
악음 파형의 시간축 컴팬딩은 여러 방법에 의해서 성취될 수 있으며, 이러한 컴팬딩에 의해서, 루핑 도메인 LP 내의 워드수는 한 블록내에서 워드수 h의 정수 배와 같다. 예로, 이러한 컴팬딩은 오버 샘플링을 위한 필터를 이용하여 샘플된 파형의 파고치 데이타를 보간하므로써 성취될 수 있다.
한편, 실제 악음 파형의 루핑 주기가 루핑 시작점 LPs에서의 샘플링 파고치와 루핑 끝점 LPE에서의 샘플링 파고치 사이에서 오프셋이 발생되도록 샘플링 주기의 정수배가 되지 않을 때, 샘플링 시작점 LPs에서의 샘플링 파고치와 일치하는 파고치는 예를 들어 오버 샘플링의 이용하는 보간에 의해 루핑 끝점 LPE의 근처에서 발견될 수 있어 보간 샘플을 포함한 샘플링 주기의 정수배가 아닌 루핑 주기를 실현할 수 있다. 샘플링 주기의 정수배가 아닌 루핑 주기는 상술된 시간축 보정 연산에 의해 블록 주기의 정수배가 되게 설정할 수 있다. 시간축 컴팬딩이 예로 256-곱 오버 샘플링을 이용하여 실행되는 경우에, 루핑 시작점 LPs와 루핑 끝점 LPE사이의 파 꼭대기 값 에러는 1/256으로 감소되어 좀더 부드러운 루핑 재생이 실현된다.
루핑 도메인 LP가 결정되어 상술된 시간축 보정 또는 컴팬딩이 된 후 루핑 도메인 LP는 루핑 데이타가 발생되게 제15도에 도시된 바와 같이 서로 접속된다. 제16도는 제13도 b에 도시된 시간축 보정된 악음 파형으로 부터 단지 루핑 도메인 LP 만을 도출하고 다수의 도핑 도메인 LP 다수를 배열하므로써 얻어진 루프 데이타 파형을 보여주고 있다. 루핑 데이타 파형은 루핑 도메인 LP 중 소정의 하나의 도메인의 루핑 끝점 LPE와 다른 루핑 도메인 LP의 루핑 시작점을 순차적으로 연결하므로써 루핑 데이타 발생 블록(21)에서 얻어진다.
이들 루프 데이타는 루핑 도메인 L을 다수회에 걸쳐 연결하므로써 형성되며, 루프 데이타 파형의 루핑 시작점 LPs에 대응하는 워드 WLPs를 포함하는 시작 블록에는 루핑 끝점 LPE좀더 정확하게는 점 LPE바로 전의 점에 대응하는 워드 WLPs를 포함하는 마지막 블록의 데이타가 바로 앞서 채워진다. 원칙적으로, 비트 압축 및 엔코딩을 위한 엔코딩이 실행되기 위해선 적어도 마지막 블록은 저장되는 루핑 도메인 LP의 시작 블록에 바로 앞서 존재해야만 한다. 좀더 일반적으로 블록 단위로 비트 압축 및 엔코딩시, 시작 블록에 대한 파라미터 즉 각각의 압축된 블록에 대한 비트 압축 및 엔코딩에 관한 데이타, 예로, 이후 설명하는 바와 같이 랭깅(ranging) 또는 필터 선택 데이타는 시작과 마지막 블록의 데이타를 근거로만 형성될 필요가 있다. 이러한 기술은 단지 루프 데이타로 구성되며 이후 설명되는 포맷이 없는 악음이 음원으로서 사용되는 경우에 적용할 수 있다.
그렇게 하므로써 동일한 데이타가 루핑 각각의 시작점 LPs와 루핑 끝점 LPE의 전후 몇몇 샘플상에 존재한다. 그러므로, 이들 점 LPs와 LPE에 바로 앞서는 블록에서의 비트 압축 및 엔코딩을 위한 파라미터들은 동일하므로 디코딩에 따른 루핑 재생 시간시 에러 또는 노이즈가 감소될 수 있다. 그래서 루핑 재생시에 얻어진 악음 데이타는 접합 노이즈 없이 안정하다. 본 실시예에서, 약 500개의 데이타 샘플이 시작 블록 바로 앞의 루핑 도메인 LP에 포함되어 있다.
포맨트부 FR에 대한 신호 데이타를 발생하는 과정에서, 루핑 데이타 발생시에 사용되는 블록(14)에서와 같이 블록(18)에서 엔벨로프 보정이 실행된다. 이때 엔벨로프 보정은 제17도에 도시된 파형을 갖고 있는 신호의 파고치 데이타가 발생되도록 샘플된 악음 신호를 감쇠율 데이타로만 구성되는 엔벨로프 파형(제6도)으로 분할하므로써 실행된다. 이처럼, 제17도의 출력 신호에서, 시간 TA동안 어택부의 엔벨로프 만이 남게되고 다른 부분은 일정한 진폭을 갖게된다.
필요하다면, 엔벨로프 보정된 신호를 블록(19)에서 필터할 수 있다. 블록(19)에서 필터링하기 위해 예로 제11도의 일점쇄선으로 표시된 주파수 특성을 갖고 있는 빗살형 필터가 이용된다. 이러한 빗살형 필터는 기본 주파수 Fo의 정수배인 주파수 대역 성분이 향상되며, 비교해 보면 톤없는 성분이 감쇠되는 그러한 주파수 특성을 갖고 있다. 빗살형 필터의 주파수 특성 또한 피치 검출 블록(12)에서 검출된 피치 데이타(기본 주파수 fo)를 근거로 설정된다. 이들 데이타는 궁극적으로 메모리와 같은 기억 매체상에 기록된 음원 데이타의 포맨트부의 신호 데이타를 발생시키기 위해 사용된다.
다음 블록(20)에서 블록(17)에서 실행된 것과 비슷한 시간축 보정은 신호 발생 포맨트부에서 실행된다. 이러한 시간축 보정의 목적은 블록(16)에서 발견된 피치 변환율 또는 블록(12)에서 검출된 피치 데이타를 기준으로 하여 시간축을 따라 컴팬딩하므로써 음원들에 대한 피치들을 정합 또는 정규화시키는 것이다.
믹싱 블록(22)에서, 동일한 피치 변환율 또는 피치 데이타를 이용하여 보정된 루프 데이타 및 포맨트부 발생 데이타는 함께 믹스된다. 그러한 믹싱을 위해 해밍(Hamming) 윈도우가 블록(20)으로부터의 신호를 발생하는 포맨트부에 인가되고, 루프 데이타와 믹스되는 부분에서 시간에 따라 감쇠하는 페이드-아웃형 신호(fade-out type signal)가 형성된다. 유사한 해밍 윈도우는 블록(20)으로부터의 루프 데이타에 인가되고, 포맨트 신호와 함께 믹스되는 부분에서 시간에 따라 증가하는 페이드-인형 신호(fade-in type signal)가 형성되고, 두 신호들은 믹스되어(또는 크로스-페이드됨) 궁극적으로 음원 데이타로 입증되는 악음 신호가 발생된다. 메모리와 같은 저장 매체에 저장되는 루프 데이타로서, 크로스-페이드된 부분으로부터 어느 정도 간격이 떨어져 있는 루핑 도메인의 데이타는 루핑 재생동안 노이즈(루핑 노이즈)가 감소되도록 취해질 수 있다. 이러한 식으로, 음원 신호의 파고치 데이타는 톤 성분으로만 구성되는 반복 파형부인 루핑 도메인 LP와 음발생후 톤없는 성분을 포함하는 파형부인 포맨트부 FR로 구성된다.
루프 데이타 신호의 시작점 또한 포맨트 형성 신호의 루핑 시작점에 연결될 수 있다.
루핑 도메인을 검출하거나, 포맨트부와 루프 데이타를 루핑 또는 믹싱하기 위하여, 수동적인 동작에 의한 청취 시도로 거친 믹싱이 실행되고, 그후 좀더 정확한 처리가 루핑 포인트 즉 루핑 시작점 LPs와 루핑 끝점 LPE에 관한 데이타를 기준으로 실행된다.
즉, 블록(16)에서, 정확한 루프 도메인을 검출하기 전에, 상술된 바와같은 루프 도메인 검출 및 믹싱은 제17도의 흐름도에 도시된 절차에 따라서 수동적인 동작에 의한 청취 시도로 실행된다. 그후 계속해서 상술된 정확한 절차가 스텝 S26에서 실행된다.
제17도를 보면, 신호 파형의 제로 교차점을 이용하거나 신호 파형의 표시를 눈으로 체크하므로써 스텝(S21)에서 정밀하지 않지만 루핑점을 검출할 수 있다. 스텝(S22)에서, 루핑점들 사이의 파형은 루핑에 의해 반복해서 재생된다. 스텝(S23)에서, 루핑 상태가 만족스러운가 아닌가는 청취 시도로써 체크된다. 만족스럽지 않으면, 프로그램은 다시 루핑점들을 검출하기 위하여 스텝(S21)으로 복귀한다. 이러한 동작의 시퀀스는 만족스런 결과가 얻어질 때까지 반복된다. 그 결과가 만족스러우면, 프로그램은 포맨트 신호와의 교차-페이딩에 의한 것과 같이 파형이 믹스되는 스텝(S24)으로 진행한다. 다음 스텝(S23)에서, 포맨트에서 루핑으로의 시프트가 만족스러운지 아닌지는 청취 시도에 의해 결정된다. 만족스럽지 않다면, 프로그램은 재-믹싱을 위해 스텝(S24)으로 복귀한다. 그후 프로그램은 블록(16)에서 고정밀 루프 도메인 검출이 실행되는 스텝(26)으로 진행한다. 좀더 상세히 설명해보면, 보간된 샘플을 포함한 루프 도메인의 검출, 예를 들어 256-곱 오버 샘플링 시 샘플링 주기의 1/256의 정확도로 루핑 도메인 검출이 실행된다. 다음 스텝(S27)에서, 피치 정규화를 위한 피치 변환율이 계산된다. 다음 스텝(S28)에서는, 블록(17 및 20)의 시간축 보정이 실행된다. 다음 단계(S29)에서는 블록(21)에서 루프 데이타 발생이 실행된다. 다음 스텝(S30)에서는, 믹싱이 블록(22)에서 실행된다. 스텝(S26)이후의 오퍼레이션은 스텝(S21) 내지 스텝(S25)에 의해 얻어진 루핑점을 이용해 실행된다. 스텝(S21 내지 S25)은 루핑의 완전한 자동을 위해 삭제 가능하다.
상기 믹싱에 따라 얻어진 포맨트부 FR 및 루핑 도메인 LP로 구성되는 신호의 파고치 데이타는 비트 압축 및 엔코딩에 의해 다음 블록(23)에서 처리된다.
여러 비트 압축 및 엔코딩 방법이 이용 가능하지만, 준순시 컴팬딩형의 효율성이 좋은 엔코딩 시스템이 이용되는데 이 시스템은 일본 특허 공개 공보 제 62-008629 호 및 제 62-003516 호에 기술되어 있으며, 본 양수인에 의해서 제안되었으며, 이 시스템에서, 파고치 데이타의 소정의 h- 샘플 워드수는 블록으로 그룹 지워지고 여기서 채용된 블록 단위로 비트 압축된다. 고효율 비트 압축 및 엔코딩 시스템은 제18도를 참조로 간단히 설명하기로 한다.
제18도에서, 비트 압축 및 엔코딩 시스템은 기록측의 엔코더(70)와 재생측의 디코더(90)으로 형성된다. 음원 신호의 파고치 데이타 x(n)는 엔코더(70)의 입력 단자(71)에 공급된다.
입력 신호의 파고치 데이타 x(n)는 예보기(72) 및 가산점(73)에 의해 형성된 FIR형 디지탈 필터(74)에 공급된다. 예보기(72)로부터의 예보 신호의 파고치 데이타 x(n)는 공제 신호로서 가산점(73)에 공급된다. 가산점(73)에서 예측 신호 x(n)는 입력 신호 x(n)에서 공제되어 예보 에러 신호 또는 차 출력 d(n)이 발생된다. 예보기(72)는 입력 x(n-p), x(n-p+1), ..., x(n-1)의 과거 p수의 제1 조합으로부터 예측된 값 x(n)을 계산할 수 있다. FIR 필터(74)는 여기에서 엔코딩 필터라 칭한다.
상술된 고효율 비트 압축 및 엔코딩 시스템에 의해 소정 시간내에 발생하는 음원 데이타 즉 소정의 h개의 워드수의 각 입력 데이타는 블록으로 나누어지고, 최적의 특성을 갖고 있는 엔코드 필터는 각 블록에 대해 선택된다. 이것은 앞서의 것과 다른 특성을 갖고 있는 복수개의 필터 예를들어 4개의 필터를 제공하므로써 그리고 필터들중에서 최적의 특성을 갖고 있는 즉 가장 높은 압축율이 실현될 수 있는 필터 하나를 선택하므로써 실현할 수 있다. 그러나 대 등의 동작이 제18도에 도시된 엔코드 필터(74)의 예보기(72)의 계수 세트를 복수의 계수 세트 여기서는 4개의 세트에 기억시키고, 세트의 계수들중 하나를 시분할 스위칭하고 선택하므로써 이루어질 수 있다.
예측된 에러로서의 차분 출력 d(n)은 가산점(81)를 통하여 이득 G 시프터(75)와 양자화기(76)로 구성되는 비트 압축기에 전송되고, 여기에서 압축화가 실행되어 부동 십진 표시로 지수부와 가수부가 이득 G 및 양자화기(76)로 부터의 출력에 각각 대응하게 된다. 즉, 역양자화가 실행되어, 입력 데이타는 시프터(75)에 의해 이득 G에 대응하는 다수의 비트만큼 시프트되어 거리가 변환되고, 비트 시프트된 데이타의 소정 비트수가 양자화기(76)를 통하여 얻어진다. 노이즈 정형회로(77)는 양자화기(76)의 출력과 입력사이의 양자화 에러가 가산점(78)에서 발생되어 이득 G-1시프터(79)를 통해 예보기(80)에 전송되고, 양자화 에러의 예측 신호가 공제 신호로서 가산점(81)에 피드백(에러 피드백)되게 동작한다. 양자화기(76)에 의한 역양자화와 노이즈 정형 회로(77)에 의한 에러 피드백 후에 출력 d(n)이 출력 단자(82)에서 취해진다.
가산점(81)으로 부터의 출력 d'(n)은 노이즈 정형 회로(77)로부터의 양자화 에러의 예측 신호 e(n)보다 작은 차분 출력 d(n)임에 반해서, 이득 G 시프터(75)로 부터의 출력 d(n)은 이득 G가 곱해진 출력 가산점(81)으로부터의 출력 d'(n)이다. 한편 양자화기(76)로 부터의 출력 d(n)은 시프터(75)로 부터의 출력 d(n)과 양자화동안 발생된 양자화 에러 e(n)의 합이다. 양자화 에러 e(n)는 노이즈 정형회로(77)의 가산점(78)에서 얻어진다. 이득 G-1시프터(79)와 과거 r개의 입력수의 제1 조합을 취하는 예보기(80)를 통과한 후 양자화 에러 e(n)는 양자화 에러의 예측 신호 e(n)로 바뀐다.
상술된 엔코딩 연산후에, 음원 데이타는 양자화기(76)로부터의 출력 d(n)으로 바뀌어 출력 단자(80)에서 취해진다.
예보기-레인지 어댑터(84)로부터 모드 선택 데이타는 최적의 필터 선택 데이타로서 출력되어 예를 들어 엔코드 필터(74)의 예보기(72)와 출력 단자(87)에 전송되고, 이득 G 및 G-1또는 비트 시프트 양을 결정하는 레인지 데이타 또한 출력되어 시프터(75, 79)와 출력 단자(86)에 전송된다.
재생측에서 디코더(90)의 입력 단자(91)에는 엔코더(70)로부터의 출력 단자(82)에서의 출력 d(n)과 그것의 기록 또는 재생시에 얻어진 신호 d'(n)이 제공된다. 이 입력 신호 d'(n)은 이득 G-1시프터(92)를 통하여 가산점(93)에 공급된다. 가산점(93)으로부터의 출력 x'(n)은 예보기(94)에 공급되어 예측 신호 x'(n)으로 바뀌고, 이 바뀐 신호는 가산점(93)에 공급되어 시프터(92)로부터의 출력 d(n)에 가산된다. 이 가산 신호는 출력 단자(95)에서 디코드 출력 x'(n)으로서 출력된다.
엔코더(70)의 출력 단자(86, 87)에서 출력되고, 전송되고, 기록되고 또는 재생되는 레인지 데이타 및 모드 선택 신호는 디코더(90)의 입력 단자(96, 97)로 들어간다. 입력 단자(96)로부터의 레인지 데이타는 이득 G-1이 결정 되게 시프터(92)에 전송되는 한편, 입력 단자(97)로부터의 모드 선택 데이타는 예측 특성이 결정되게 예보기(94)에 전송된다. 예보기(94)의 이들 예측 특성들은 엔코더(70)의 예보기(72)의 특성들과 같게 선택된다.
상술된 디코더(90)에 의해 시프터(92)로부터의 출력 d(n)은 이득 G-1이 입력 신호 d'(n)에 곱해진 값이다. 한편, 가산점(93)으로부터의 출력 x(n)은 시프터(72)의 출력 d(n)와 예측 신호 x'(n)와의 합이다.
제19도는 1-바이트 헤더 데이타(압축에 관한 파라미터 데이타, 또는 서브-데이타) RF 및 8-바이트 샘플링 데이타 DA0 내지 DB3로 구성된 비트 압축 엔코더(70)로 부터의 1-블록 출력 데이타의 한 예를 보여준다. 헤더 데이타 RF는 루프의 존재 또는 비존재를 가리키는 데이타 LI 및 파형의 끝블록이 네가티브인지 아닌지를 가리키는 데이타 E1와 같은 4-비트 레인지 데이타, 2-비트 모드 선택 데이타, 또는 필터 선택 데이타 및 두개의 1-비트 플래그 데이타로 만들어진다. 파고치 데이타의 각 샘플은 4비트 단위로 비트 압축후에 표현되는 한편, 4비트 데이타 DA0H 내지 DA3L의 16 샘플은 데이타 DA0 내지 DB3 내에 포함된다.
제20도는 제2도에 도시된 악음 신호 파형의 선두부에 대응하는 준순시 비트 압축 및 엔코드된 파고치 데이타의 각 블록을 보여주고 있다. 제20도에서는 단지 파고치 데이타 만이 헤더없이 도시되어 있다. 각 블록이 간략한 설명을 위해 8개 샘플로 형성되지만, 소정의 다른 샘플수, 예를들어 16 샘플로 형성될 수 있다. 이것은 또한 제14도의 경우에도 이용할 수 있다.
준순시 비트 압축 및 엔코딩 시스템은, 입력 악음 신호를 직접 출력시키는 스트레이트 PCM 모드, 출력 신호인 악음 데이타를 전송하도록 최고 압축비를 가진 신호를 제공하는 필터로 악음 신호를 출력시키는 제1 차동 필터 모드 또는 제2 차동 필터중의 하나를 선택한다.
메모리와 같은 저장 매체상에 악음을 샘플링하여 기록할 시에, 악음의 파형은 음 발생 시작점 KS에서 페치(fetch)되기 시작한다. 초기값을 필요로 하는 제1 또는 2 차동 필터 모드가 음 발생 시작점 KS 이후의 제1 블록에서 선택될 시에, 초기값을 저장할 필요가 있다. 그러나, 그런 초기값을 없애는 것이 바람직하다. 이런 이유로, 스트레이트 PCM 모드가 선택되게 하는 의사 입력 신호는 음 발생 시작점 KS에 선행하는 주기 동안에 제공되며, 신호 처리가 의사 신호가 처리되도록 실행된다.
특히, 제20도에서, 의사 입력 신호로서 모든 0을 포함하는 블록은 음 발생 시작점 KS 앞에 위치되며, 블록의 선두부로부터의 데이타 0는 비트 압축되어, 입력 신호로서 입력된다. 이것은 모든 0 비트를 포함한 블록을 제공하여, 메모리내에 저장하거나, 시작점 KS 앞의 모든 0 비트, 즉 음 발생에 선행하는 무음부(silent part)를 포함하는 입력 신호에서 악음의 샘플링을 개시함으로써 성취될 수 있다. 준 입력 신호의 적어도 한 블록은 어떤 경우도 필요하다.
이처럼, 형성된 의사 입력 신호를 포함하는 악음 데이타는 제18도에 도시된 고효율 비트 압축 및 엔코딩 시스템에 의해 압축되며, 메모리와 같은 적당한 기록 매체내에 기록됨으로써, 압축된 신호가 재생된다.
따라서, 의사 입력 신호를 포함한 악음 데이타를 재생할 시에, 스트레이트 PCM 모드는 의사 입력 신호의 블록의 재생을 개시함과 동시에 필터로 선택됨으로써, 제1 또는 2 차동 필터에 대한 초기값을 미리 설정할 필요가 없게된다.
재생의 개시와 동시에 의사 입력 신호에 의해 음 발생 시작 시간의 지연에 관한 문제점이 발생되는데, 이런 신호는 데이타가 모두 0이므로 무음이다. 그러나, 이것은 양호하게도 32KHz의 샘플링 주파수 및 16-샘플 블록으로 음 발생의 지연 속도는 청각으로 식별될 수 없는 약 0.5msec이다.
한편, 루핑 데이타의 형성시에, 루핑 파형의 접합점에서의 연속성은 신호 파형의 반복 주기와 비교되는 바와 같이 샘플링 주파수의 코스(coarseness)(샘플링되는 주파수가 조밀하지 않음)로 인해 저하될 수 있다.
제21도에서, (원으로 도시된)소정 주기를 가진 신호 파형을 샘플링함으로써 실제 샘플로부터만 얻어지는 반복 파형에 대응하는 루핑 영역 LP'은 루핑 개시점 LPs 및 루핑 끝점 LPE에서의 실제 샘플을 갖는다. 루핑 시작점 LPs 및 루핑 끝점 LPE'을 접속할시에, 제22도의 실선으로 도시된 바와같이 연결된 파형으로 표시된 바와 같이 불연속성이 다방면으로 개시점 LPs 및 끝점 LPEE' 사이에서 발생할 정도로 드문 경우에만 개시점 LPs은 종단점 LPE'의 파고치에 근접한 파고치를 갖는다. 그래서, 양호하게도, 실제 샘플에 의해 형성된 파형 데이타를 보간하여, 서로 가장 근접한 파고치를 가진 보간된 샘플점으로 표시된 루핑 개시점 LPs 및 루핑 끝점 LPE을 찾고, 파형 접합점으로서 상기 개시점 및 끝점을 이용하도록 보간된 샘플을 발생시킨다. 이것은 전술된 실시예의 시간축 보정 블록(17)에서 실현되어, 샘플링 주기보다 짧은 시간 단위 분해능으로 피치를 정규화시킨다. 피치가 정규화되지 않을 경우, 전술된 실제 샘플은 메모리내에 저장되고, 보간 동작은 데이타 판독 또는 재생시에 수행되어, 파형 연속성을 개선하도록 보간된 샘플을 발생시킨다.
키보드상에서 자주 눌려진 키 피치의 악음 파형이 보통 샘플링 음원 장치 또는 소위 샘플러의 메모리내에 저장된 소정 피치의 음원 데이타에 의거하여 재생될 시에, 여러 피치 음을 발생시키기 위해 피치를 변환시킬 필요가 있다. 오버 샘플링형 보간 시스템이 이런 피치 변환 시스템에 이용될 시에, 전술된 기술 개념은 보간된 샘플을 발생시키도록 하드웨어를 증가시키지 않고 실현될 수 있다. 제23도는 이런 보간법으로 피치 변환 시스템을 도시한 것으로, 예를들어 4 중 오버 샘플링시 얻어지는 보간 샘플의 인출 간격은 피치 변환을 실행하도록 변화된다. 제23도에 도시된 실시예에 있어서 모든 5번째의 샘플은 원으로 도시된 본래의 파형 A의 실제 샘플로 구성된 모든 샘플과, X로 도시되고, 각 실제 샘플의 4 중의 오버 샘플링으로 발생된 보간된 샘플로부터 인출됨으로써, 인출된 샘플은 피치 변환된 파형 B를 발생시키도록 본래의 샘플링 주기 Ts로 어레이된다. 이경우, 주파수는 본래의 주파수의 5/4 배의 주파수로 변환된다. 피치가 제23도에 도시된 예에서는 올라가 있지만, 또한 모든 제3 샘플을 인출함으로써 낮아질 수 있다. 분해능 또한 오버 샘플링을 다수회 증가시킴으로써 향상될 수 있다. 예를들면, 256- 곱 오버 샘플링은 실제 응용으로 이해될 수 있다.
제24도는 제23도에 도시된 보간 연산으로 피치 변환을 성취하는 회로도를 도시하고 있다.
제24도에서, 음원 데이타가 저장되는 ROM과 같은 메모리(101)는 어드레스 발생기(102)내에 저장된 어드레스 데이타에 의거하여 음원 데이타를 출력한다. 이런 어드레스 발생기에는 피치 데이타 발생기(103)로부터 피치 변환율을 결정하는데에 이용된 피치 데이타가 공급되며, 또한 보조 데이타 레지스터(107a), 루프 시작 어드레스 레지스터(107b) 및 루프 끝 어드레스 레지스터(107c)로부터의 데이타가 공급된다. 이 데이타에 의거하여, 메모리(101)에 억세스하기 위한 전술된 억세스 데이타가 발생된다. 보조 데이타 레지스터(107a), 루프 시작 어드레스 레지스터(107b) 및 루프 끝 어드레스 레지스터(107c)에는 음원 데이타로부터 각 데이타가 공급된다. 보조 데이타 레지스터(107a)는 블록 바이 블럭 기준으로 제19도에 도시된 헤더 데이타 FR를 저장하는 데에 이용되는 반면에, 루프 시작 어드레스 레지스터(107b) 및 루프 끝 어드레스 레지스터(107c)는 루핑 시작점 LPs 및 루핑 끝점 LPE에 대한 어드레스를 저장하는데에 이용된다. 보조 데이타 레지스터와 루프 시작 및 끝 어드레스 레지스터(107a, 107c)로부터의 출력 데이타는 어드레스 발생기(102)에 공급되고, 또한 계수 ROM 어드레스 변환기(106)에 공급된다. 피치 데이타 발생기(103)로부터의 피치 데이타는 또한 계수 ROM 어드레스 변환기(106)에 공급된다. 이런 출력 데이타에 의거하여, 계수 ROM(105)은 여기에 앞서 저장된 계수를 보간 필터(104)로 전송하여, 보간 필터(104)의 필터 특성을 결정한다. 이런 보간 필터는 예를 들어 n개의 지연 유닛 DL1 내지 DLn 및 증배 유닛 P1 내지 Pn로 형성되며, 보간 필터에는 ROM(101)으로부터 음원 데이타가 공급된다. 보간 필터(104)로 입력된 음원 데이타는 보간 필터(104)에서 피치로 변환되어, 출력 단자(109)에서 음원 신호로서 출력되기 전에 D/A 변환기(108)에서 아날로그 데이타로 변환된다.
제25도는 레지스터(107b, 107c)에 페치된 루프 시작 어드레스 및 루프 끝 어드레스의 일례를 도시한 것으로, 블록은 다수의 연속 샘플로 형성된다. 루프 시작점 LPs의 샘플이 블록의 선두 위치에 놓여질 때, 블록수만은 루프 시작 어드레스로서 충분하다. 루핑이 블록내의 선택 샘플에서 개시될 시에, 블록내 샘플수는 제25도의 점선으로 표시된 바와같이 필요하게 된다. 블록내 샘플수 및, 샘플사이의 보간점을 표시한 데이타는 루프 끝 어드레스내에 포함된다. 이런 식으로, 보간된 샘플을 포함하는 고 분해능의 루핑은 전술된 피치 변환에 이용된 것과 유사한 방법으로 성취된다. 예를 들어, 256 곱 오버 샘플링의 경우에, 루핑 도메인 LP은 파형 접합의 분해능이 약 1/256만큼 향상되도록 샘플링 주기 Ts의 1/256의 분해능으로 설정될 수 있다. 게다가, 오버 샘플링형 피치 변환 시스템을 이용한 음원 시스템으로, 본 발명은 루핑 노이즈의 감소와 원활한 파형 접합으로 하드웨어를 추가함이 없이 적용된다.
음원 데이타를 발생시키는 전술된 방법에 있어서, 제21도의 원형으로 도시된 소정 샘플링 주기 Ts의 다수의 실제 샘플로 구성된 소정 주기의 파형 데이타가 제21도의 X로 도시된 다수의 보간된 샘플을 발생시키도록 보간되는 특성 및 반복점에서의 불연속성에 관한 개선이 이루어지며, 파고치에 가장 근접한 0 파고치를 가진 보간된 샘플상의 샘플은 반복 파형의 접속 샘플로서 이용된다. 제21도에서, 반복 파형에 대응하는 루핑 도메인 LP의 루핑 시작 LPs은 실제 샘플인 반면에, 루핑 끝점 LPE의 파고치에 가장 근접한 파고치를 가진 루핑 끝점 LPE은 보간 샘플이다. 이것은 상기 보간 샘플의 파고치가 종래 기술에 따른 실제 샘플에 의해서만 형성되는 루핑 도메인 LP'의 루핑 끝점 LPE'의 실제 샘플의 파고치보다 루핑 시작 점 LPs의 파고치에 더 근접한다.
루핑 시작점 LPs 및 끝점 LPE을 상호 연결하기 위해, X로 표시된 보간 샘플은 샘플링 주기가 루핑 끝점에서 루핑 시작점으로의 복귀시 차단되지 않도록 제22도의 점선으로 표시된 신호 파형을 형성하기 위하여 제22도에 도시된 바와 같은 보간으로 성취된다.
파형 데이타를 발생시키는 전술된 방법에 있어서, 파형 데이타의 실제 샘플 및, 실제 샘플의 보간시 얻어지는 보간된 샘플은 반복 파형 데이타의 접속점, 즉 루핑 시작점 및 루핑 끝점으로 이용됨으로써, 파형 접속점에서의 파형 연속성은 제22도의 점선으로 표시된 바와 같이 개선된다.
또한, 피치 변환, 샘플링율 변환 또는 오버 샘플링과 같은 전술된 처리는 1차 신호의 선형 변환으로 분류된다. 그런 선형 변환에 있어서, 종래 관행은 보간 필터 또는 FIR 필터를 이용함으로써 이산 데이타의 갭을 채우는 것이다. 보간 필터의 수는 샘플사이의 보간점의 수와 같을 필요가 있다. 즉, 256쌍의 필터는 256- 곱 오버 샘플링을 행할 필요가 있다. 256 필터의 쌍으로 형성되는 필터 세트는 그 필터 특성들이 일치한다. 필터 세트의 필터간 부정합된 진폭 특성은 각 선택된 필터에 대한 피치 변환 노이즈 또는 제거 노이즈로서 제공된다. 이런 유형의 디지탈 노이즈가 보통 화이트 노이즈(백색 잡음)와는 다른 주파수 특성을 가지므로, 음 레벨이 낮을 경우에도 귀에 거슬리는 음이 발생한다. 그래서, 대부분의 경우에 있어서 전체 시스템의 성능은 피치 노이즈의 특성으로 지배된다. 따라서, 피치 변환 필터를 설계할 시에, 피치 변환 노이즈가 최소화되도록 피치 변환 필터를 설계해야 만 한다.
최근에, 오디오 레인지 분야에 있어서, 오버 샘플링 또는 샘플링율 변환과 같은 피치 변환이 흔히 이용된다. 이런 유형의 처리는 1차 신호의 선형 변환에 속하며, 영상 처리에 이용된 미세 변환의 1차 변형으로 생각된다. 1차 신호의 경우, 계산시 약간의 허용 오차가 있다. 따라서, 이산 데이타의 갭은 산술 연산으로 다소 엄격히 충족된다. 따라서, 하드웨어의 개발로 음원 유닛의 샘플링율의 256배의 레이트로 오버 샘플링함으로써 고 분해능으로 샘플들간 보간이 가능하다.
그러나, 사용자는 영상에 대해서 보다 음에 대해 더욱 까다로운 감(taste)을 갖게 된다. 음원 장치로 고 분해능의 샘플들간 보간시킬 수 있지만, 비용의 제한성으로 256-곱 오버 샘플링을 성취하기에 충분한 많은 탭을 제공하기가 어렵다.
이런 상황하에, 지금까지 살펴본 피치 변환 노이즈 또는 노이즈 제거가 문제점으로 남게된다. 그러나, 현재 기술 상황을 고려하여 보면, FIR 필터와 비교하여 볼 때 소정수의 탭을 가진 우수한 성질의 피치 변환 필터를 설계하는 유용한 방법이 개발되지 않았다. 피치 변환 필터의 설계에 관한 노우하우가 초기 단계에서 가용하지 않으므로, 감소된 피치 변환 노이즈를 가진 필터를 성공적으로 설계한 사람은 없다.
본 발명자는 음원 데이타의 피치 변환을 위해 보간 필터를 이용함에도 불구하고 디지탈 노이즈가 없는 각종 필터를 시험적으로 설계하여, 피치 변환 보간 필터의 특성을 지배하는 포인트를 상기 필터 평가의 결과로서 발견하였다.
따라서, 우리는 필터 세트에 있어서 필터 특성의 정합이 각 필터의 특성보다 중요하고, 둘째로 필터 특성의 정합이 FIR 저역통과 필터의 차단 영역의 특성에 영향을 미친다는 것을 시행 착오후에 깨달았다. 환언하면, 차단 영역의 리플이 작으면 작을수록 양호한 특성을 가진 필터 세트를 발생하는데 있어서 바람직하다.
전술한 바와 같이, m-곱 샘플링 주파수 m·fs의 분해능으로 샘플링 주파수 fs의 입력 디지탈 데이타로 부터 보간된 데이타를 발생시키기 위해 샘플링 주파수 fs의 샘플링 주기에 존재하는 m개의 보간점에서 디지탈 데이타를 찾도록 n차 필터의 n개로 이루어진 제안된 필터가 있다. 여기서 m 수의 제 n 순위 필터는 유사한 진폭 특성을 갖는다.
보간 필터는 일정할 진폭 특성을 가지는 반면 위상 특성만이 가용하여, 필터 스위칭 동안에 노이즈가 발생되지 않는다.
전술된 특성을 가진 보간 필터의 통상적인 기본 구성은 제26도를 참조로 설명된다.
제26도는 n개의 계수 증배기(151), (n-1)개의 지연 유닛(152) 및 곱의 합 유닛(153)의 합으로 구성된 제 n 순위 필터를 도시한 것이다. 샘플링 주파수 fs를 가진 입력 디지탈 데이타는 (n-1)개의 지연 유닛(152)에 의해 샘플 단위로 지연된 입력 단자에 공급되고, 계수를 가진 증배기(151)에 의해 샘플 단위로 증배된다. 출력 신호는 출력 단자(156)에서 출력되기 전에 적(積) 유닛(153)의 합에서 함께 합산된다.
m-곱 샘플링 주파수 m·fs의 분해능으로 전술된 입력 디지탈 데이타로부터 보간된 데이타를 발생시키기 위해, 샘플링 주파수 fs의 샘플링 주기내에 존재하는 m개의 보간 샘플에서 디지탈 데이타가 발견된다. 즉, m개의 제n차 보간 필터는 동일 진폭 특성으로 제공됨으로써 제n차 필터에 의해 디지탈 데이타는 디지탈 노이즈가 없는 보간된 데이타로 된다. m개의 제n차 필터는 m개의 계수 쌍 또는 세트에 대응하며, 각 쌍의 계수는 m개의 계수를 포함한다.
피치 변환을 위한 보간 필터의 설계 원리는 아래에 설명된다.
여기서, 피치 변환은 시간축상의 파형의 선형 변환을 의미한다.
Figure kpo00015
여기서 x(t)는 본래의 신호이고, y(t)는 피치 변환된 신호이다. 상기 식(15)은 미세 변환의 1차 변환으로 생각된다. x(t) 및 y(t)가 연속적인 양일 경우, x로부터 y로의 변환은 상기 식으로부터 쉽게 이루어진다. 그러나, 실용상 x(t)가 샘플된 이산량을 표시하기 때문에, 즉 y(t)를 계산하는 데에 필요한 x(t)가 샘플링점 상에서 반드시 필요치 않기 때문에 쉽게 이루어지지 않는다. 이경우에, 몇개의 인접하는 샘플링 점으로부터 보간된 값을 적당히 계산할 필요가 있다.
그래서, 피치 변환에 있어서, 샘플들은 그 사이의 몇개의 점에서 보간된다. 8-곱 오버 샘플링은 샘플링 사이의 8개의 점에서 두 샘플을 보간함을 의미한다. 상기 음원 단위로 256 단 보간을 수행하면 충분한 피치 한정이 보장된다. 보간 단은 여기서 분해능 R로 언급된다. 따라서, 상기 음원 장치에서 R = 256이다. 환언하면, 이런 분해능 R로 발생된 보간 데이타는 m 배의 샘플링 주파수 fs, 즉 m·fs 인 샘플링 주파수에서 샘플링 주파수 fs를 가진 입력 디지탈 데이타로부터 발생된다.
이런 보간값은 각각의 m개의 보간점에서 제n차 FIR 또는 비 주기적 필터를 제공함으로써 계산된다. 따라서, m개 짝의 제n차 FIR 필터 fi(t)가 제공되는데, 여기서 i = 0, 1, 2, ..., m-1 이고, t는 차수의 수와 같은 수만큼 변화될 수 있는 변수이다. 제 k 보간점을 찾을시에, 소스 입력에 따른 콘벌루션(convolution) x(t)는
Figure kpo00016
전술된 m개 짝의 제n차 FIR 필터에서 제k번째 FIR 필터 fk(t)를 이용하여 보간점의 값 x(t + k/m)을 찾도록 계산된다.
필터 세트는 대체로 m개 짝의 제n차 FIR 필터 fi(t)로 형성된다. 피치 변환을 위한 보간 필터의 설계는 필터 세트의 설계법과 동등하다. 피치 변환 필터로서 동작할 필터 세트에 대한 필요한 조건은 아래에 기술된다.
설명을 간략화하기 위하여, 샘플링 간격(ts = 1/fs)은 1로 간주된다. 보간 필터로서 동작할 제k번째 FIR 필터 fk(t)에 대한 차수에서, 상기 K번째 FIR ft(t)의 응답은 식(17)을 충족시킨다.
Figure kpo00017
이식에서 양변에 대해 퓨리에 변환을 행하면 다음과 같이 된다.
Figure kpo00018
인덱스 i와 구분하기 위하여, 순 허수(-1)1/2는 j로 세트된다. 여기에서,
Figure kpo00019
식(19)이 각각의 제n차 FIR 필터를 유지하므로, 아래와 같이 설정된다.
Figure kpo00020
아래식(21)이 얻어진다.
Figure kpo00021
상기 식(21)은 필터 제트의 임의의 제k필터에 대한 기본식이다. 필터 세트의 제n차 FIR 필터가 식(21)을 완전히 충족시키는 한, 피치 변환 노이즈는 발생되지 않는다. 리플 및 차단 특성과 같은 필터 세트의 특성은 Fo(t)의 특성에 의존한다.
상기 식(21)은 시간 도메인(영역)에서 어떤 공식으로 재기록 된다. 제k번째 FIR 필터 fk(t)는 사실상 이산량을 나타낸다. 제n차 FIR필터 fk(t)의 k번째의 제q탭의 계수가 fk(q)로 표시될 경우에 아래와 같이 기록된다.
Figure kpo00022
퓨리에 변환하면,
Figure kpo00023
상기 식(23)을 식(21)으로 대체하면,
Figure kpo00024
필터 세트의 모든 FIR 필터의 탭의 계수는 상기 식을 풀어서 구한다.
필터 세트가 상기 식(24)을 풀어서 구해질지라도 상기 식을 풀기란 쉽지가 않다. 따라서, 실제 필터 세트를 설계함에 있어서, 단일 표준 저역 통과 필터로부터 구성된다. 따라서, 제27도에 도시된 바와 같이 fs/m 보다 작은 샘플링 주파수의 1/m 보다 작은 차단 주파수를 가진 제 (n × m) 순위 (n × m) 차 FIR 저역 통과 필터 q(t)를 생각할 수 있다.
제27도의 필터는 (m × n-1)개의 지연 유닛(163), (m × n)개의 증배기(164) 및 가산 증폭기(165)로 구성된다. 샘플링 주파수 fs를 가진 입력 디지탈 데이타는 입력 단자(161)에 공급되고, 지연 유닛(163)에 의해 샘플 지연된 후, 증배기(164)에 의한 계수로 샘플 증배된다. 증배기(164)의 출력은 가산 증폭기에 의해 가산된다. 따라서, 제26도에 도시된 제n차 필터의 m개의 짝의 계수는 제27도의 필터로 구해진다.
또한, 제27도의 필터로, 같은 계수를 가진 m 수의 필터를 취하고, 상기 m개의 필터로부터 제n차 필터를 구성함으로써 전술된 m개 쌍의 제n차 필터를 구성할 수 있다.
상기 FIR 저역 통과 필터 g(t)로부터 모든 제m계수를 취함으로써 발생된 m개 쌍의 제n차 필터 fh(t)로, n개의 세트의 제n차 필터를 제조 할 수 있는데, 여기서, h는 0, 1, ..., (m-1)이며, 상기 FIR 저역 통과 필터 g(t)로부터 모든 제m계수를 취함으로써 제조된 m개 쌍의 제n차 필터 fh(t)로, m개 쌍의 제n차 필터를 제조할 수 있는데 여기서, h는 0, 1, ..., (m-1)이며,
Figure kpo00025
제n차 FIR 필터 fh(t)의 상기 m개 쌍의 필터 세트는 피치 변환 필터에 대해 전술된 조건을 충족시킨다.
Figure kpo00026
피치 변환 필터는 식(26)으로 쉽게 설계될 수 있다. 그러나, 충분한 특성은 실용적으로 설계된 필터로 검사 될 수 없다. 필터 동작에 있어서 상기 장애는 유한수의 탭에 따른 FIR 저역 통과 필터를 설계하기가 어렵다. 그런 장애는 FIR 필터의 고 해상도 R으로 가장 민감하게 된다.
FIR 저역 통과 필터 g(t)로부터 발생된 필터 세트의 주파수 특성은 아래와 같이 표시된다.
Figure kpo00027
여기에서, Fo(ω)의 특성은 주파수 축을 따라 m배 만큼 신장된 G(ω)의 특성이다. 이런 이유로, 퓨리에 변환된 FIR 저역 통과 필터의 차단 주파수가 샘플링 주파수를 fs/2 보다 크지 않게 하기 위해, 퓨리에 변환된 FIR 저역 통과 필터 G(ω)의 차단 주파수는 fs/2m 이하인 샘플링 주파수의 1/2m 배 이하이어야 한다.
한편, fs/2m 이상인 샘플링 주파수의 1/2m 배 차단 주파수를 가진 FIR 저역 통과 필터 G(ω)의 주파수 성분은 Fo(ω) 상에서 예기치 않은 얼라이싱(aliasing)이 나타난다. 이런 얼라이싱 성분은 필터간의 서로 다른 위상 성분을 갖는다. 이런 식으로 유발된 차이는 피치 변환 노이즈를 발생시키기 위한 필터 특성의 차이다.
따라서, 필터 세트의 분해능 R이 높을수록, 전술된 FIR 저역 통과 필터의 요구된 차단 주파수가 낮아진다. 불충분한 n차 필터수로, 일반적으로 극히 낮거나 높은 차단 주파수를 가진 필터를 제조하기가 어렵기 때문에 필터가 매우 정교하게 설계되지 않는다면 만족스런 필터 특성이 얻어지지 않는다.
얼라이싱 영향이 전술된 필터 설계에 있어 고려되지 않았지만, 제1차까지의 얼라이싱 성분에 대해서는 다음 설명에서 고려된다. FIR 필터 fh(t)의 주파수 특성이 일반적으로 실수를 취하는 우함수이므로, FIR 필터 F(ω)의 주파수 특성은 또한 실수를 취하는 우함수이다.
간략화하기 위해 0 ω 부분만을 고려하면, 제1차까지의 얼라이싱을 포함한 전술된 FIR 필터 fh(t)의 주파수 특성은 아래와 같이 표시된다.
Figure kpo00028
식(27)을 식(28)에 대입하면,
Figure kpo00029
여기서, R(ω)은 아래와 같다.
Figure kpo00030
식(29)의 항 R(ω)exp(2πjh/m)은 FIR 저역 통과 주파수의 주파수 특성과 같은 에러 성분을 나타낸다. 이항은 필터 특성이 필터와 필터간 변화되므로 노이즈와 연관이 있다. FIR 필터 F(ω) 및 R(ω)는 실수를 나타낼 경우, 상기 에러의 최대치는 아래와 같다.
Figure kpo00031
여기서 A = Fo(ω) + R(ω)exp(2πjk/m) 즉, 에러의 최대값은 R(ω)의 정규의 두 배이다.
이것으로 부터,
Figure kpo00032
여기서, Nb는 필터 계수의 비트 길이를 나타낸다. 피치 변환 노이즈는 양자화 노이즈 범위내에 있다. 상기 음원 유닛내에선 Nb=12 이므로, 차단 범위의 이득은 아래와 같다.
Figure kpo00033
한편, 필터 특성의 최대 시프트는 R(ω)의 위상이 이때 반전되므로 서로 m/2 만큼 떨어진 두 필터 쌍 사이에서 일어난다. 피치 변환시, 피치가 5 포인트만큼 상승되거나 한 옥타브만큼 낮추어질 시에 발생함으로써, 상기 필터쌍은 교대로 선택된다.
금지 영역에 대해 이러한 조건은 보통 필터의 설계와 비교된다. 보통 필터의 설계로, 이런 범위까지 금지 영역의 리플을 압축하는 것이 아니라, 차단 특성을 개선하는 것이다. 그러나, 피치 변환 필터의 필터 계수의 비트 길이에 대응하는 S/N 비가 제공될 경우, 전술된 조건은 어느 다른 조건을 희생하고 충족되어야 한다.
피치 변환 필터에 대한 전술된 설계 기술의 요약은 아래에 기술된다.
차수 n개의 수 및 분해능 R을 가진 피치 변환 필터 fh(t)로, 필터 유닛의 각 필터는 아래 특성을 충족시킨다.
필터 유닛은 제(n × m) 차 저역 통과 필터로부터 모든 제m계수를 취하여, 취해진 계수를 순차적으로 배열함으로써 제조된다.
피치 변환 노이즈의 필터 세트 특성 및 압축성을 일치시키기 위해, 아래와 같도록 기본형 저역 통과 필터의 금지 영역의 이득을 압축시킬 수 있다.
Figure kpo00035
제1도에 도시된 음원 유닛에 적용될 때, 전술한 설계 방법에 의거한 보간 필터는 피치 변환기(131)에 이용된다.
따라서, 전술한 바와 같이, 변환기(131)는 신호 Sd로부터 변환될 시에 아날로그 신호의 피치 또는 소리 높이를, 신호 Sd를 256-곱 오버 샘플링에 이어 다시 재샘플링 함으로써 신호 Sd의 샘플링 주파수를 변화시키지 않고 키보드상의 동작키에 대응하는 피치로 변환시킨다.
전술된 보간 필터는 궁극적으로 샘플링 데이타를 세선화하는 필터를 포함한다.
전술된 보간 필터로, 보간 필터 세트의 필터의 동일 진폭 특성은 필터 스위칭 시 발생된 노이즈가 제거되도록 서로 일치한다. 따라서, 극히 높은 S/N 비를 가진 샘플링 음이 재생될 수 있다.
한편, 루핑 도메인의 루핑 시작점 및 루핑 끝점 사이의 연속성을 개선하기 위해, 전술된 실시예에 있어서, 루핑 시작점에 대한 파라미터는 루핑 시작 및 끝점에 대한 데이타에 의거하여 형성된다. 선택적으로, 스트레이트 PCM 데이타는 루핑 시작 블록의 다수 블록에 이용된다.
일반적으로, 음원 데이타 압축 및 엔코딩 방법은 소정 주기수의 아날로그 파형부분에 대응하는 디지탈 데이타로부터 소정 단위 수의 샘플을 포함하는 각 블록과의 압축에 관한 압축된 데이타 워드 및 파라미터를 형성하는 단계, 소정 수의 압축된 데이타 워드 및 그에 대한 파라미터를 포함하는 각각의 하나 이상의 압축 코드 블록을 형성하는 단계 및, 저장 매체 내에 압축 코드 블록을 저장하는 단계로 이루어지는데, 스트레이트 PCM 워드는 적어도 제1 압축 코딩 블록의 소정 수의 초기 워드에 저장됨으로써 개선된다.
제28도에서, 루핑 도메인 LP은 아날로그 파형의 소정의 주기수에 대응하며, 루핑 도메인 LP의 제1 압축 코딩 블록 BL의 소정수의 초기 워드수는 스트레이트 PCM 워드 Wst이다. 스트레이트 PCM 워드의 수는 엔코딩 압축시의 차수 이상이어야 한다.
한편, 적어도 제1 블록은 상기 의미로 블록이 전체적으로 처리됨을 의미한다.
음원 데이타 압축 및 엔코딩 시스템으로, 루핑 도메인에 대응하는 소정의 주기수의 파형 데이타의 엔코딩 압축 시 얻어지는 하나 이상의 블록의 적어도 제1 블록의 소정수의 초기 워드는 스트레이트 PCM 워드이다. 이런식으로, 루핑 동안에 루핑점을 상호 연결할 시에, 스트레이트 PCM 워드는 루핑 끝점 근처의 데이타를 예상하지 않아도 루핑 시작점 데이타로서 바로 이용됨으로써, 빠른 데이타에 의한 영향이 제거된다.
메모리에 저장하는 음원 데이타의 기록 및 발생의 구성 및 동작에 대해 전술되었다. 재생측, 즉 출력 악음 신호를 발생시키도록 메모리로부터 음원 데이타를 판독 및 디코딩, 예를 들어 루핑하는 측의 구성 및 동작법은 아래에 기술된다. 재생측 장치는 음원 장치로 이용된다.
제29도는 상기 처리시에 발생되고, 음원 데이타 메모리(211)내에 저장된 음원 데이타를 판독하고, 제18도의 디코더(90)에서의 디코딩 및 전술된 루핑을 수행하는 음원 데이타 재생 장치 또는 음원 장치의 실시예를 도시한 회로 블록도이다.
제29도에서, 음원 데이타는 음원 데이타 공급 수단(210)으로부터 메모리(211) 및 어드레스 데이타 메모리(212)를 포함한 메모리(213)에 공급된다. 음원 데이타 공급 수단(210)은 전술된 음원 데이타 발생 및 기록 소자 또는, 광학 디스크, 자기 디스크 또는 자기 테이프와 같은 기록매체를 재생하는 장치이다.
제18도의 디코더(90)의 시프터(92), 가산점(93) 및 예보기(94)는 제29도의 시프터(232), 가산점(233) 및 예보기(234)에 대응한다. 따라서, 제29도의 회로는 주로 제18도의 디코더(90)에서 디코딩 동작을 수행한다. 디코드된 음원 데이타는 엔벨로프 부가, 반향 또는 에코로 처리되어, 뮤팅 회로(236)를 통해 D/A 변환기(237)로 전송됨으로써, 아날로그 악음 신호로서 스피커(238)로 재생된다.
제29도의 회로는 메모리(213)내에 저장된 음원 데이타의 판독 및 루핑에 대한 판독을 실현하도록 키-온에 응답하는 어드레스 발생기(220)를 가진다. 이런 어드레스 발생기(220)는 어드레스 데이타 메모리(212)로부터 데이타 시작 어드레스 데이타 SA를 페치할 어드레스 레지스터(221), 어드레스 데이타로 적재되고, 계수시키도록 클럭에 응답하는 어드레스 카운터(222)와, 어드레스 카운터(222)로부터 어드레스 출력으로 공급된 멀티플렉서(223)를 구비한다. 어드레스 카운터(222)의 적재 제어 단자 또는 존재 제어 단자는 OR 게이트(226)로부터 출력에 의해 제어되는 AND 게이트(225)를 통해 단자(224)로부터 타이밍 펄스 CPA와 함께 공급된다. 디렉토리 어드레스 발생기(228)는 어드레스 발생기내에 제공되고, 디렉토리 어드레스 발생기(228)로부터의 어드레스 출력은 멀티플렉서(223)로 전송된다. 멀티플렉서(223) 및 메모리(213)에 의해 선택된 어드레스 카운터(222)로부터의 어드레스 출력 또는 디렉토리 어드레스 출력의 하나는 멀티플렉서(223)로부터 어드레스 출력에 의해 억세스된다.
보조 데이타 레지스터(214)는 헤더 데이타, 즉 아래에 기술되는 바와 같이 타이밍 펄스 CPB가 단자(215)에 공급될 시에 압축 또는 서브 데이타에 관한 파라미터 데이타를 페치한다. 루핑 데이타 L1, 즉 레지스터(214)에 의해 페치된 서브 데이타중에서 루핑의 존재 또는 부재를 표시한 데이타는 인버터 또는 NOT 게이트(216)를 통해 AND 게이트(217)로 전송되는 반면에, 끝 데이타 EI, 즉 블록이 파형 끝 블록인 여부를 표시하는 데이타는 AND 게이트(217) 및 OR 게이트(226)에 공급된다. AND 게이트(217)로부터의 출력 신호는 플립플롭(218)의 세트 단자 S, 음 발생 시작 신호 또는 단자(219)로부터의 키-온 신호 KON가 공급되는 리세트 단자에 공급된다. 이런 키-온 신호 KON는 또한 OR 게이트(226) 및 디렉토리 어드레스 발생기(228)에 공급된다. 이런 키-온 신호 KON는 전자 악기에 대한 키-온 데이타 및, 자동 음악 연주를 위해 소프트웨어를 시작하는 음 발생 시작 트리거 신호를 포함한다.
제30도는 음원 데이타 메모리(211)의 일부 및 어드레스 데이타 메모리(212)의 일부로 분할되는 64K 바이트 RAM인 메모리(213)의 내용의 일례를 도시한 것이다. 이런 어드레스 데이타 메모리(212)는 전술된 데이타 시작 어드레스 데이타 SA 및 루핑 시작 어드레스 데이타 LSA가 디렉토리 어드레스 발생기(228)로부터 디렉토리 어드레스에 의해 억세스되는 메모리내의 일부의 소위 디렉토리 영역이다. 제1의 다수의 연속 샘플로 구성되고, 신호 파형의 포맨트부 FR에 대응하는 선두 어드레스부 SDF와, 제2의 다수의 연속 샘플로 구성되고, 루핑 도메인 LP에 대응하는 데이타부 SDL의 선두 어드레스는 상기 데이타 SA 및 LSA로 표시된다. 제30도의 실시예가 각각 데이타 SA1 및 LSA1로 표시된 포맨트 데이타 SDF1 및 루핑 데이타 SDL2로 구성된 음원 데이타 SD1, 각각 데이타 SA2 및 LSA2로 표시된 데이타 SDF2 및 SDL2로 구성된 음원 데이타 SD2 및 데이타 SA3로 표시된 데이타 SDF2를 도시한 것으로, 루핑부만으로 구성된 음원 데이타도 또한 이용된다. 실용상, 어드레스 데이타 SA 및 LSA는 엔코딩 압축 블록 단위로 제19도의 헤더 데이타 또는 보조-데이타 RF의 어드레스만을 표시하며, 어드레스 표시 또는 바이트 단위와 같은 상세한 어드레스 표시는 전술된 어드레스 카운터(222)로 수행된다.
도시되고, 전술된 소자는 아래와 같이 동작한다.
제31도는 타이밍 주기 Ts에서 시분할 신호 처리를 설명한 타이밍 챠트이다. 샘플링 주파수가 32KHz 일 때에, 샘플링 주기 Ts는 1/32ms 이다. 각 샘플링 주기 Ts는 동시에 발생될 수 있는 다수의 음성, 여기서는 8(음성 0 내지 7)로 분할되며, 각 음성에 할당된 시간은 시분할 처리의 내용의 함수로서 세분된다. 이런 시분할 처리의 최소 단위 시간 τ에서 시간 간격 τ0및 τ1은 디렉토리 영역의 어드레스 데이타 SA 또는 LSA를 페치하기 위해 할당되며, 시간 지속 기간 τ2내지 τ5은 비트 엔코딩 압축 데이타를 페치하기 위해 할당되며, 시간 간격 τ6은 어드레스 카운터(222)를 갱신하기 위해 할당된다. 지속 기간 τ2내지 τ5의 시간 간격 τ2은 서브-데이타(제19도의 헤더 데이타 RF)를 페치하기 위해 할당되는 반면에, 시간 구간 τ2내지 τ5은 샘플 데이타(제19도의 데이타 DA0 내지 DB3)를 페치하기 위해 할당된다. 타이밍 펄스 CPA는 시간 간격 τ5의 타이밍시에 출력되는 반면에, 타이밍 펄스 CPB는 시간 간격 τ2의 타이밍시에 출력된다. 소리 발생을 시작하기 위한 키-온 신호 KON는 한 샘플링 주기 Ts 동안에 출력된다. 즉, 설명된 실시예에서 간격 t0내지 t1동안에 하이로 진행한다. 대기 신호 STBY는 KON 신호의 상승 구간에서 떨어져, 몇개의 샘플링 주기 또는 시간 t5이후 혹은 다수 샘플링 주기 이후에 상승한다.
키-온 신호 KON가 단자(219)로 입력될 시에, 디렉토리 어드레스 발생기(228)는 음원 종류를 표시하는 음원수와 CPU 시스템에 의해 설정된 바와 같은 메모리의 오프셋 어드레스에 의해 디렉토리 어드레스를 발생시켜, 디렉토리 어드레스를 멀티플렉서(223)로 전송시킨다. 시분할 슬롯 시간 간격 τ0및 τ1동안에, 멀티플렉서(223)는 메모리(213)를 억세스하도록 디렉토리 어드레스 발생기(228)로부터 어드레스 출력을 선택시켜, 어드레스 데이타 메모리(212)내의 소정 어드레스 데이타, 즉, 데이타 버스를 통해 데이타 SA를 어드레스 레지스터(221)로 페치하도록 소스수에 대응하는 음원 데이타 시작 어드레스를 표시한 데이타 SA를 판독한다. 이때, 키-온 신호 KON는 OR 게이트(226)를 통해 AND 게이트(225)로 전송되어 AND 게이트(225)를 턴온함으로써, 시간 슬롯 τ0의 타이밍의 펄스 CPA는 어드레스 카운터(222)의 적재 제어 단자내로 입력되고, 어드레스 레지스터(221)내로 페치된 데이타 시작 어드레스 데이타 SA는 어드레스 카운터(222)내로 적재되거나 프리세트된다. 어드레스 카운터(222)는 상기 데이타 SA로부터 계수하기 시작함으로써, 데이타 SA가 선두 어드레스임을 나타내는 음원 데이타 SDF는 어드레스로 표시된 순위 내에서 억세스된다. 데이타 SDF에 연속하는 루프 데이타 SDL가 있을시에, 루프 데이타 SDL는 자동으로 데이타 SDF에 근접하여 순차적으로 억세스된다.
키-온 신호 KON가 출력되는 샘플링 주기에 후행하는 샘플링 주기이후에, 즉 시간 t1 이후에, 키-온 신호 KON는 초기 상태, 즉 저-레벨 상태로 반전되며, 디렉토리 어드레스 발생기(228)는 루프 데이타 SDL의 시작 어드레스 데이타 LSA를 출력시킨다. 따라서, 어드레스 발생기(228)가 상기 루프 시작 어드레스 데이타 LSA를 페치한다. 그러나, 입력 신호가 적재 제어 단자에 인가되지 않을 경우, 어드레스 카운터(222)는 어드레스 레지스터(221)로부터의 어드레스와 함께 적재되지 않지만, 계수(카운트) 동작을 계속한다. 이런 동작은 입력 데이타가 포맨트부의 데이타 SDF에 의해서만 형성될 시에 적용되지 않는다.
서브 데이타 레지스터(214)로부터 끝 데이타 EI의 플래그가 세트될 시에, 즉 루프 데이타 SDL의 끝 블록 또는 포맨트부의 데이타 SDF의 끝 블록에 이르면, AND 게이트(225)는 OR 게이트(226)를 통해 턴온됨으로써, 어드레스 레지스터(221)의 루핑 시작 어드레스 데이타 LSA는 타이밍 펄스 CPA의 입력 타이밍 시에 어드레스 카운터(222)내로 적재되거나 프리세트된다. 그러나, 전술된 바와 같이, 어드레스 데이타 SA 또는 LSA는 비트 압축 블록 단위의 어드레스이며, 실제 동작으로서, 음원 데이타의 루핑 시작 블록은 다음 블록의 신호 처리의 타이밍시에 억세스된다.
상기 끝 데이타 EI는 또한 AND 게이트(217)로 전송된다. 루핑의 존재 또는 부재에 관한 데이타 LI의 NOT 출력은 상기 AND 게이트(217)로 전송됨으로써, 음원 데이타가 제1 종류의 데이타 SDF3(포맨트부에 대응하는 데이타)만으로 이루어지고, 루핑 도메인 데이타 SDL가 없을시에, NOT 게이트(216)로부터의 출력은 하이로 진행한다. 음원 데이타 SD3의 끝 블록에 이르면, AND 게이트(217)로부터의 출력은 플립플롭(218)을 세트시키도록 하이로 진행하여, 뮤팅 회로를 뮤트 상태, 즉 오디오 신호의 차단 상태로 제어시킨다. 이것은 루핑되지 않을 시의 뮤팅 동작이다. 루핑될 시에, 루핑 재생은 다음 키-온이 이루어지고, 엔벨로프 처리로 무음이 성취될 때까지 반복된다. 키-온 신호 KON가 입력될 시에, 이런 신호는 상기 뮤팅 상태가 제거되도록 이전 상태에 관계없이 리세트되는 플립플롭(218)의 리세트 입력 단자 R로 입력된다.
한편, 제30도의 두 음원 데이타 SD1, SD2, 특히 그의 루핑 데이타부 SDL1, SDL2를 이용하여, 외부 음원 공급 수단(10)으로부터의 음원 데이타는 SDL1 및 SDL2에 대한 메모리 영역으로 선택적으로 페치되고, 그로부터 판독되어, 연장된 시간동안 음원 데이타의 디코딩을 실행하도록 디코더(230)에서 디코드 된다. 즉, SDL1, SDL2에 대한 한 메모리 영역으로부터의 음원 데이타가 판독되고 디코드될 시에, 외부 음원 데이타 공급 수단(210)으로부터의 음원 데이타는 데이타 기록 및 판독이 상기 메모리 영역에서, 그리고 외부에서 선택적으로 수행되도록 다른 메모리 영역내에 기록된다.
이것은 루핑 동작을 위해 선택적으로 루핑 시작 어드레스 데이타 LSA1를 루핑 시작 어드레스 데이타 LSA2로 변화시키거나 그 역으로 변화시킴으로써 쉽게 실현된다. 즉, 제30도에 도시된 메모리(213)에서 메모리 영역(212a)내에 기록된 어드레스 데이타는 루핑 시작 어드레스 데이타 LSA1에서 루핑 시작 어드레스 데이타 LSA2로 변화된다. 이처럼, 음원 데이타 SDL1가 판독되어 디코드될 시에, 루핑 시작 어드레스 데이타 LSA2는 어드레스 레지스터(221)내로 페치되도록 메모리 영역(212)내에 기록된다. 데이타 SDL1의 끝, 루핑 끝점에 이르렀을 때, 음원 데이타 SDL2는 어드레스 데이타 LSA2를 어드레스 카운터(222)내에 적재함으로써 시작 어드레스 LSA2로부터 억세스되기 시작한다. 그때, 이런 음원 데이타 SDL2가 판독되어 디코드될 시에, 루핑 시작 어드레스 데이타 LSA1는 메모리 영역(212)내에 기록된다. 데이타 SDL2의 끝, 즉 루핑 끝점에 이르렀을 때, 상기 어드레스 데이타 LSA1는 음원 데이타 SDL1가 억세스되기 시작하도록 어드레스 카운터(222)내에 적재된다. 이런식으로, 음원 데이타의 연속 디코딩은 하드웨어를 증가시키지 않고 연장된 시간동안 실현된다.
전술된 비트 엔코딩 압축을 위한 디지탈 신호 처리 또는 음원 발생을 위한 다른 디지탈 신호 처리는 디지탈 신호 처리(DSP)를 이용한 소프트웨어 기술로 흔히 실행되며, 기록된 음원 데이타의 재생은 또한 DSP를 이용한 소프트웨어 기술로 수행된다. 제32도는 주변 회로와 함께 음원 데이타를 조정하는 음원 유닛으로서의 APU(307) 또는 오디오 처리 유닛으로 구성된 일례의 전체 시스템을 도시한 것이다.
상기 도면에서, 커스텀 퍼스날 컴퓨터, 디지탈 전자 악기 또는 TV 게임 세트에 제공된 호스트 컴퓨터(304)는 음원 데이타가 호스트 컴퓨터(304)로부터 APU(307)내에 적재되도록 음원 유닛으로서의 APU(307)에 접속된다. 따라서, 전술된 음원 데이타 공급 수단(210)이 호스트 컴퓨터(304)내에 제공된다.
ARU(307)는 마이크로 프로세서와 같은 중앙 처리 장치 또는 CPU(303), 디지탈 신호 프로세서 또는 DSP(301) 및, 음원 데이타를 저장한 메모리(302)로 구성된다. 이처럼, 적어도 음원 데이타는 메모리(302)내에 저장되고, 판독 제어를 포함하는 루핑과 같은 음원 데이타의 각종 처리 동작, 비트 신장 또는 복원, 피치 변환, 엔벨로프 부가 또는 에코(반향)는 DSP(310)에 의해 수행된다. 메모리(302)는 상기 각종 처리 동작을 수행하는 버퍼 메모리로서 이용된다. CPU(303)는 DSP(301)에 의해 수행된 상기 처리 동작의 내용 또는 방식을 제어한다. CPU(303)는 또한 전술된 메모리(213)(메모리(302)) 내에 어드레스 데이타 LSA를 재기록하거나, (호스트 컴퓨터(304)내의) 음원 데이타 공급 수단(210)으로부터 메모리(213) 내에 음원 데이타를 기록할 시에 상기와 같이 동작한다.
메모리(302)로부터의 음원 데이타를 DSP(301)가 이러한 각종 처리 동작 후 최종 발생된 디지탈 악음 데이타는 스피커(306)에 공급되기 전에(D/A 변환기(237)에 대응하는) 디지탈-아날로그(D/A) 변환기(305)에 의해 변환된다.
아래에서, 전술된 음원 장치 또는 음원 데이타 재생 장치의 구성으로부터 추출된 본 발명의 여러 특징이 설명된다.
첫째, 오디오 신호 처리 장치의 어드레스 레지스터내에 데이타 시작 또는 루핑 시작 어드레스를 적재할 시에 메모리내로 페치하는 횟수를 감소시키는 기술 개념으로서, 제33도에서 개략적으로 도시된 일반적 음원 장치를 생각할 수 있다.
제33도에 도시된 음원 장치는 제1 다수의 연속 샘플로 구성된 데이타부 SDF 및, 제2 다수의 연속 샘플로 구성된 데이타부 SDL로 구성된 음원 데이타를 저장하는 음원 데이타 메모리(241)(제29도의 221), 음원 데이타 및 루핑 시작 어드레스 데이타 LSA와 관련된 데이타 시작 어드레스 데이타 SA를 저장하는 시작 어드레스 데이타 메모리(242)(제29도의 212) 및 데이타 시작 어드레스 데이타 SA 및 루핑 시작 어드레스 데이타 LSA에 의해 음원 데이타 메모리(241)에 대한 판독 어드레스를 발생시키는 어드레스 발생기(243)(제29도의 220)를 포함한다. 시작 어드레스 데이타 메모리(242)로부터의 전술된 데이타 시작 어드레스 데이타 SA는 예를들어 어드레스 발생기(243)내의 어드레스 레지스터(244)(제29도의 221)내에 적재되고, 제1 다수의 연속 샘플의 데이타 SDF는 음원 데이타 메모리(241)의 데이타 시작 어드레스로부터 시작한 저장 영역으로부터 판독되며, 시작 어드레스 데이타 메모리(242)로부터의 루핑 시작 어드레스 데이타 LSA는 어드레스 발생기(243)의 어드레스 레지스터(244)내에 적재되며, 제2 다수의 연속 샘플의 데이타 SDL는 아날로그 또는 디지탈/오디오 신호를 발생시키도록 반복적으로 판독된다.
제33도에 도시된 음원 장치로, 데이타 시작 어드레스 데이타는 제1 다수의 연속 샘플을 판독하도록 어드레스 발생기내에 적재된다. 루핑 시작 어드레스 데이타는 그때 제2 다수의 연속 샘플을 반복적으로 판독하도록 어드레스 발생기내에 적재된다. 따라서, 다음 음원 발생 때까지, 제1 다수의 연속 샘플은 판독되지 않는다. 특히, 루핑 시작 어드레스 데이타나 음원 데이타의 데이타 시작 어드레스 데이타 하나는 키-온 신호에 응답하여 적재된다. 이런식으로, 데이타 시작 어드레스 데이타는 키-온 동안에 적재되고, 루핑 시작 어드레스 데이타는 적재됨으로써, 메모리내로 페치하는 횟수간 더욱 단축된 시분할로 처리하도록 감소된다.
루핑 도메인이 없는 음원 데이타의 재생 종료나 루핑 도메인의 유무 판단과 같은 처리를 용이하게 하는 기술 개념을 구현하는 음원 장치는 제34도에서 개략적으로 도시된다.
제34도에 도시된 음원 장치는 반복적으로 재생된 루핑 도메인을 포함하는 제1 종류의 다수의 연속 샘플 Sa 및 루핑 도메인이 없는 제2 종류의 다수의 연속 샘플 Sb로 구성된 음원 데이타를 선택적으로 저장하는 음원 데이타 메모리(251)(제29도의 211), 음원 데이타와 관련된 데이타를 인출하는 서브 데이타 레지스터(252)(제29도의 214), 인출된 데이타로부터의 음원 데이타의 끝과 음원 데이타의 루핑 도메인의 유무를 나타내는 플래그를 검출하는 플래그 체크 회로(253)(제29도의 216 내지 218), 제1 종류의 다수의 연속 샘플 Sa과 음원 데이타 메모리(251)의 제2 종류의 다수의 연속 샘플 Sb을 서브 데이타 레지스터(252)로부터 인출된 데이타와 제2 소스 데이타로부터 판독하기 위한 어드레스를 발생시키는 어드레스 발생기(254)(제34도의 220), 재생가능한 데이타를 발생시키는 인출된 데이타에 의해 음원 데이타를 처리하는, 예를 들어 디코딩하는 오디오 신호 처리 회로(255)(제29도의 230)와, 플래그 검사 회로(253)의 전술된 플래그에 의해 처리된 음원 데이타를 뮤팅하는 뮤팅 회로(256)(제29도의 236)를 포함한다. 제1 또는 2종류의 다수의 연속 샘플 Sa은 뮤팅이 인가되는 동안 아날로그 또는 디지탈/오디오 신호를 재생시키도록 음원 데이타 메모리(251)로부터 반복적으로 판독되는데, 이때 식별 플래그는 음원 데이타가 루핑 도메인이 없고, 또한 제2 음원 데이타가 종료됨을 나타낸다.
제34도에 도시된 음원 장치로, 음원 데이타와 관련된 음원 데이타의 끝을 나타내는 식별 플래그가 제공되며, 루핑 도메인이 없음을 나타내는 식별 플래그를 검출함과 동시에 뮤팅이 인가되며, 음원 데이타는 종료된다. 따라서, 루핑 도메인의 유무를 나타내는 식별 플래그에 의해, 제1 종류의 다수의 연속 샘플은 음원 메모리로부터 반복적으로 판독되거나, 제2 종류의 다수의 연속 샘플은 아날로그 또는 디지탈 오디오 신호를 재생하도록 판독되는 반면에, 음원 데이타의 끝을 나타내는 식별 플래그에 의해서는, 뮤팅이 인가됨으로써 루핑을 위한 부가 데이타를 증가시키지 않고 루핑 제어가 용이하게 된다. 루핑 도메인의 유무를 나타내는 식별 플래그 이외에 유사한 효과가 루핑에 따른 끝을 나타내는 플래그와 루핑없는 끝을 나타내는 플래그를 이용함으로써 실현된다.
제35도는 인출되는 연속적인 음원 데이타 재생 기능의 기본 구성도이다.
제35도에 도시된 연속적인 음원 데이타 재생 소자는 제1 및 2 음원 메모리 영역(261a, 261b)을 가진 음원 메모리(261)(제29도의 메모리(212)), 어드레스 레지스터(262)의 시작 어드레스의 기초나 판독 어드레스를 형성하는 어드레스 형성 회로(263), 판독 어드레스에 의거하여 제1 및 2 음원 영역(261a, 261b)으로 부터 음원 데이타를 선택적으로 판독하는 제어 수단(264), 다른 음원 영역내의 음원 데이타를 판독할 시에 제1 및 2 음원 영역(261a, 261b)의 하나에 음원 데이타를 기록하는 음원 데이타 공급 수단(265), 상기 음원 데이타가 기록되는 제1 또는 2 음원 메모리 영역(261a, 261b)의 시작 어드레스를 상기 어드레스 레지스터(262)에 기록하는 시작 어드레스 공급 수단(266)과, 제1 및 2 음원 메모리 영역(261a, 261b)으로부터 판독된 음원 데이타를 처리하는 신호 처리 수단(267)을 포함한다.
제35도에 도시된 음원 장치로, 판독 어드레스는 어드레스 레지스터의 시작 어드레스에 의거하여 형성되고, 음원 데이타는 형성된 판독 어드레스에 의해 제1 또는 2 음원 메모리 영역으로부터 선택적으로 판독된다. 음원 데이타는 제1 또는 2 음원 메모리 영역의 하나로부터 페치되고, 다른 음원 메모리 영역내에 기록된다. 따라서, 연속 음원 데이타의 재생 동안에 동기된 파형 또는 반복 파형과 다른 루핑 재생과 연속 음원 데이타의 노이즈 없는 재생이 쉽게 이루어진다.
한편, 이러한 데이타 재생은 하드웨어를 부가하거나 타이밍 제어없이 어드레스 레지스터의 시작 어드레스를 적당히 교환함으로써 쉽게 이루어진다.
제33 내지 35도에 도시된 구성으로, 음원 재생 장치 또는 음원 장치의 3개의 특징이 추출되어 개략적으로 도시된다.
또한, 제28도를 참조로 설명된 기술이 음원 데이타 발생 및 기록측상에 이용될 시에, 즉 스트레이트 PCM 데이타가 루핑 도메인에 대한 시작 블록의 소정 수의 선두 워드로 이용될 시에, 예를 들어 제36도에 도시된 구성이 고려된다. 비트 압축 데이타의 한 블록이 제19도에 도시된 블록과 거의 유사할 시에, 루프 시작점 또는 루프 시작 플래그 LSF를 포함하는 블록을 나타낸 데이타와, 루프 끝점 또는 루프 끝 플래그 LEF를 포함한 블록을 나타낸 데이타와 같은 두 1-비트 플래그 데이타는 플래그 및 루프 끝 플래그를 나타내는 루프 유무 대신에 이용된다.
제36도를 참조로, 전술한 압축 엔코드된 샘플 데이타 또는 파라미터 데이타(제19도에 도시된 헤더 데이타 RF 및 보조 데이타) 또는 사운드 데이타가 메모리(271)내에 저장된다. 루핑 시작 어드레스(메모리내의 루핑 시작 블록의 어드레스)는 디렉토리 데이타로서 저장된다. 적어도 루핑 시작 데이타는 루핑의 바로 끝 이전 어드레스 카운터(273)에서 프리세트되도록 메모리(271)의 데이타 버스를 통해 어드레스 레지스터(272)로 전송되고, 그안에 저장된다. 어드레스 카운터(273) 및 루핑 시작 플래그 LSF 로 부터의 출력에 응답하여 디코더(274)는 루핑 시작 블록에서 소정의 선두 워드시, 즉 스트레이트 PCM 데이타가 발생될 시에 스트레이트 PCM 스위칭 제어 신호를 출력한다. 다수 종류의 음원 데이타가 메모리(271)내에 저장될 시에, 음원 데이타의 선두 어드레스 및 루핑 시작 어드레스는 메모리(271)내에 저장된다. 예를 들어 키-온에 응답하여, 선정된 음원에 대응하는 음원 데이타의 선두 어드레스는 메모리(271)의 디렉토리로부터 판독되어, 선두 어드레스로부터 데이타를 순차적으로 판독하도록 어드레스 레지스터(272)를 통해 어드레스 카운터(273)내에 제공된다. 한 종류의 음원 데이타만이 제공될 경우, 어드레스 카운터(273)는 단지 소정 초기값(음원 데이타의 선두 어드레스)으로부터 카운트하기 시작하도록 키-온에 응답할 필요가 있다.
메모리(271)로부터 판독된 음원 데이타 중에서, 전술된 파라미터 데이타, 즉 제19도의 서브 데이타 및 헤더 데이타 RF는 서브 데이타 레지스터(275)로 전송되어 일시 저장된다. 엔코딩 압축시 발생된 4-비트 압축 데이타, 즉 제19도의 샘플 데이타 DA0H 내지 DB3L는 데이타 레지스터(276)로 전송되어 일시 저장된다. 메모리(271)로부터의 음원 데이타중에서, 루핑 시작 블록의 선두 워드의 소정 수의 스트레이트 PCM 데이타는 멀티플렉서(278)로 전송된다.
데이타 레지스터(276)내에 일시 저장된 압축 데이타는 제18도의 디코더(90)의 시프터(92)에 대응하는 비트 시프트 회로(277)로 전송된다. 비트 시프트 회로(277)로부터의 출력은 멀티플렉서(278)를 통해 제18도에 도시된 가산점(93)에 대응하는 가산점(280)으로 전송된다. 가산점(280)으로부터의 출력은 출력 레지스터(286) 및, 제18도의 예보기(94)에 대응하는 예보기(291)로 전송되며, 예보기(291)로부터의 출력은 가산점(280)으로 피드백된다. 예견기(291)는 두 지연 레지스터(284, 285), 상기 레지스터로부터 출력을 계수로 증배하는 계수 증배기(282, 283)와, 상기 증배기로부터 출력을 합산하는 가산점(281)을 포함한다. 증배기(282, 283)의 증배 계수는 계수 발생기(279)에 의해 결정된다. 예보기(291), 가산점(280) 및 비트 시프트 회로(277)는 비트 엔코딩 압축 데이타를 디코딩하는 디코더(290)를 구성한다.
서브 데이타 레지스터(275)내에 일시 저장된 헤더 데이타 FR 중에서, 레인지 데이타 및 필터 선택 데이타는 제각기 비트 시프트회로(277) 및 계수 발생기(279)로 전송되는 반면에, 루프 끝 플래그 LEF 및 루프 시작 플래그 LSF는 제각기 어드레스 카운터(273) 및 디코더(274)의 프리세트 제어 단자로 전송된다.
전술된 4-비트 압축 데이타는 제18도의 디코더에서 디코드되는 바와 같이 제36도의 디코더(290)에서 디코드됨으로써, 16-비트 파고치 데이타로서 출력 레지스터(286)를 통해 D/A 변환기(287)로 전송되어, 출력 단자(288)에서 아날로그 악음 신호로서 취해진다.
루핑 재생동안에 루핑 끝점으로부터 루핑 시작점으로 복귀하는 동작은 아래에 설명된다. 루핑 끝점을 포함하는 블록의 음원 데이타가 판독될 시에, 서브 데이타의 루프 끝 플래그 LEF는 세트된다. 이런 루프 끝 플래그 LEF에 의해, 루핑 끝점에 이르렀을 때 어드레스 레지스터(272)로부터의 루핑 시작점은 어드레스 카운터(273)에서 프리세트 된다. 따라서, 어드레스 카운터(273)는 어드레스 버스를 통해 메모리(271)의 루핑 시작 블록을 억세스하기 시작하여, 소정수의 선두 워드의 스트레이트 PCM 데이타를 판독한다. 스트레이트 PCM 데이타가 판독될 시에, 디코더(274)는, 스트레이트 PCM 스위칭 제어 신호를 멀티플렉서(278) 및 계수 발생기(279)로 출력하고 전송하여, 스트레이트 PCM 데이타를 출력 레지스터(286)로 직접 전송하는 제어부를 수행한다. 즉, 멀티플렉서(278)는 메모리(271)로부터 스트레이트 PCM 데이타를 선택하여 출력하는 반면에, 계수 발생기(279)는 제0차 필터를 구성하는 증배 계수를 계수 증배기(282, 283)로 전송함으로써, 스트레이트 PCM 데이타는 가산점(280)의 출력에서 직접 구해진다.
스트레이트 PCM 데이타가 루핑 시작점 데이타로서 직접 이용되는 한, 루핑 끝점 데이타로부터 예측할 필요가 없으므로, 루핑점의 불연속성으로 인한 에러는 발생되지 않는다.
통상의 엔코딩 압축 시스템과 비교하여 볼 때, 이 경우의 음원 데이타는 루핑 시작점 LPs'에 대한 스트레이트 PCM 데이타에 의해서만 증가되고, 압축율은 대체로 변화되지 않음으로써, 메모리 용량은 증가되지 않는다.
루핑 도메인의 선두부에서 스트레이트 PCM 데이타를 정렬하는 전술된 기술로, 루핑 도메인의 제1 블록에 후행하는 블록에 대한 소정의 초기 워드수는 스트레이트 PCM 데이타 워드의 워드이므로, 서브 블록 또는 블록이 취해져 재생될 시에 에러가 발생되지 않게 할 수 있다. 스트레이트 PCM 데이타의 비트수는 압축 데이타의 비트수와 같으며, 주 샘플링 파고치 데이타의 비트수와도 같으며, 이때 블록의 레인지 데이타로 스트레이트 PCM 데이타가 이용된다.
본 발명은 전술된 실시예로 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명은 각종 음원 데이타의 발생, 기록 또는 재생에 이용된다.

Claims (6)

  1. 반복 파형부를 가진 파형 데이타에서 음원 데이타를 발생하는 장치로, 상기 파형 데이타의 실제 샘플들을 발생하는 수단과, 상기 실제 샘플들의 소정수를 보간하여 보간된 샘플들을 형성시키는 보간 수단과, 상기 반복 파형부의 상호 연결 샘플들로서 사용하기 위해 서로 가장 근접한 값을 가지는 상기 보간된 샘플들과 상기 실제 샘플들중 하나를 선택하는 선택 수단을 구비하는 음원 데이타 발생 장치.
  2. 샘플링 주파수 fs로 샘플된 입력 데이타를 처리하는 보간필터로, 상기 샘플링 주파수 fs는 그에 대응하는 샘플링 주기를 가지며, 상기 보간 필터는, m개의 n차 필터 세트로 형성된 필터 세트로 구성되며(여기서, m은 2 이상의 정수), 상기 샘플링 주기에 존재하는 각각의 m 보간점들에 대한 디지탈 데이타를 찾기 위해서 어느 디지탈 데이타에서 보간 데이타는 m·fs와 같은 분해능으로 발생되고, 상기 m개의 n차 필터들은 매칭된 진폭 특성을 갖도록 설계되는 보간 필터.
  3. 음원 데이타의 압축 엔코딩 장치로서, 소정 주기수의 아날로그 파형에 대응하는 디지탈 데이타로부터 압축에 관한 파라미터들과 압축된 데이타 워드들을 발생하는 데이타 발생 수단을 포함하며, 상기 데이타 발생 수단은 하나 이상의 압축 엔코딩 블록들을 발생하는 수단을 포함하며, 각각의 상기 압축 엔코딩 블록은 압축된 데이타 워드의 압축에 관한 소정수의 압축 데이타 워드와 파라미터들을 포함하며, 상기 압축 엔코딩 블록들중 적어도 제1 블록의 소정수의 선두 워드들로서 스트레이트 펄스 코드 변조된 워드들이 저장되고, 상기 압축 엔코딩 블록들중 상기 제1 블록은 펄스 코드 비변조 압축된 데이타 워드들을 포함하는 음원 데이타의 압축 엔코딩 장치.
  4. 음원 장치로서, 연속적인 제1 및 2의 다수 샘플을 포함한 음원 데이타를 저장하는 음원 데이타 메모리와, 상기 음원 데이타의 제1의 다수 샘플과 연관된 시작 어드레스 데이타와 상기 음원 데이타의 제2의 다수 샘플과 연관된 루핑 시작 어드레스 데이타를 저장하기 위한 시작 어드레스 데이타 메모리와, 상기 시작 어드레스 데이타와 상기 루핑 시작 어드레스 데이타에 의거하여 상기 음원 데이타 메모리의 판독 어드레스를 발생하는 어드레스 발생기를 구비하며, 상기 어드레스 발생기는, 상기 시작 어드레스 데이타에 의해서 결정되는 시작 어드레스 데이타로 시작하는 상기 음원 데이타 메모리의 기억 영역에서 상기 제1 다수 샘플을 판독한 다음에, 상기 시작 어드레스 데이타를 상기 시작 어드레스 데이타 메모리에서 상기 어드레스 발생기로 적재시키기 위한 수단과, 상기 루핑 시작 어드레스 데이타가 상기 시작 어드레스 데이타 메모리에서 상기 어드레스 발생기로 적재된 다음에 아날로그 또는 디지탈 오디오 신호를 재생하기 위해 루핑 시작 어드레스 데이타에 의해서 결정된 루핑 시작 어드레스로 시작하는 상기 음원 데이타 메모리의 기억 영역으로부터 상기 제2 다수 샘플을 반복적으로 판독하기 위한 수단을 구비하는 음원장치.
  5. 음원 장치로서, 음원 데이타를 선택적으로 저장하는 음원 데이타 메모리에서, 상기 음원 데이타는 반복해서 재생되는 루핑 도메인을 나타내는 제1 샘플과 루핑 도메인은 나타내지 않는 제2 샘플과, 끝 샘플을 포함하는 상기 음원 데이타 메모리와, 상기 루핑 도메인의 유무와 상기 끝 샘플의 유무를 표시하는 식별 플래그들을 검출하기 위한 플래그 체크 회로와, 아날로그 또는 디지탈 오디오 신호를 재생하도록 상기 음원 데이타 메모리에서 상기 제1 샘플을 반복해서 판독하고 상기 음원 데이타 메모리에서 상기 제2 샘플들을 판독하는 수단과, 상기 플래그 체크 회로가 상기 루핑 도메인과 상기 음원 데이타의 끝이 없음을 표시하는 식별 플래그를 검출하면 뮤팅 신호를 내보내기 위한 수단을 구비하는 음원 장치.
  6. 연속 음원 데이타를 재생하는 장치로서, 제1 및 2 음원 메모리 영역을 가진 음원 메모리와, 어드레스 레지스터의 시작 어드레스에 의거하여 판독 어드레스를 지정하는 어드레스 레지스터와, 상기 판독 어드레스에 의거하여 상기 제1 및 2 음원 메모리 영역으로부터 음원 데이타를 선택적으로 판독하는 제어 수단과, 음원 데이타가 제1 및 2 음원 메모리 영역중 제2 음원 메모리 영역으로부터 판독되면 상기 제1 및 2 음원 메모리 영역중 제1 음원 메모리 영역에 음원 데이타를 기록하는 음원 데이타 공급 수단과, 상기 음원 데이타가 기록되는 상기 제1 및 2 음원 영역중 상기 제1 음원 영역의 시작 어드레스를 상기 어드레스 레지스터에 기록하는 시작 어드레스 공급 수단과, 상기 제1 및 2 음원 메모리 영역으로부터 판독된 음원 데이타를 처리하는 신호 처리 수단을 구비하는 연속 음원 데이타 재생 장치.
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