KR970004084B1

KR970004084B1 - 도파관 네트워크를 사용한 디지탈 신호프로세싱

Info

Publication number: KR970004084B1
Application number: KR1019870004325A
Authority: KR
Inventors: 오. 스미스 줄리어스
Original assignee: 더 보드 오브 트라스티스 오브 더 레란드 스텐포드 주니어 유니버시티; 카타린 쿠
Priority date: 1986-05-02
Filing date: 1987-05-02
Publication date: 1997-03-25
Also published as: EP0248527A2; EP0583043A3; JPH07134593A; CA1335840C; JP3098911B2; KR870011544A; DE3752231T2; JP3098910B2; EP0583043B1; DE3751032D1; EP0248527A3; AU7243087A; HK206596A; EP0248527B1; JPH07191685A; CA1316260C; JPH07134594A; DE3751032T2; JP3098912B2; JP3098913B2

Abstract

없음.

Description

도파관 네트워크를 사용한 디지탈 신호프로세싱

제1도는 간단한 폐쇄형 도파관 회로망의 신호흐름도.

제2도는 3-포오트(port) 도파관 회로망의 신호흐름도.

제3도는 두 도파관 접속부의 신호흐름도.

제4도는 본 발명에 따른 종속도파관 회로망 부분에 대한 블럭도.

제5도는 종속도파관 회로망 부분의 일실시예를 나타낸 블럭도.

제6도는 종속도파관 회로망 부분의 다른 실시예를 나타낸 블럭도.

제7도는 종속도파관 회로망 부분의 제3실시예를 나타낸 블럭도.

제8도는 관으로 연결된 도파관 필터의 실시예.

제9도는 도파관 단면내의 어느 한점에서의 진행압력파를 나타낸 신호흐름도.

제10도는 정상상태의 도파관 디지탈필터에 대한 블럭도.

제11도는 파를 정규화한 도파관 연결부에 대한 블럭도.

제12도는 변압기 접속부의 신호흐름도.

제13도는 변압기가 결합된 도파관 접속부의 신호흐름도.

제14도는 제어변수에 의해서 제어됨과 아울러 복수개의 포오트를 통하여 다수개의 도파관에 연결되는 비선형 접속부의 블럭도.

제15도는 제어변수에 의해서 제어됨과 아울러 도파관 회로망에 연결된 종단비선형 접속부에 대한 블럭도.

제16도는 제9도의 비선형 접속부에 대한 상세도.

제17도는 제9도의 도파관에 대한 블럭도.

제18도는 제1도파관과 제2도파관에 연결된 비선형 접속부에 대한 블럭도.

제19도는 도파관 잔향기의 신호흐름도.

제20도는 제19도의 잔향기에 사용되는 대표적인 도파관에 대한 블럭도.

제21도는 제20도의 도파관에 대한 상세도.

제22도는 디지탈 도파관을 사용하여 악기를 형성하는 신호 프로세서에 대한 블럭도.

제23도는 제16도의 테이블에 저장된 데이터를 나타내는 리드악기용 파형의 그래프.

제24도는 제16도의 테이블에 저장된 데이터를 나타내는 현악기용 파형의 그래프.

본 발명은 디지탈신호 프로세싱에 관한 것으로 특히, 디지탈음악 합성 등에 유용한 신호프로세싱이다.

요즈음 데이터프로세서가 향상된 수행능력을 발휘하도록 새롭게 개발됨에 따라 디지탈음악 합성에 대한 관심이 고조되고 있다. 디지탈음악 합성은 현악기와 리드악기 및 그 이외 악기의 합성 및 잔향음의 합성 등 여러 방면에 이용되고 있다.

현실적으로 정량적인 물리적 모델을 기초로 하여 실시간 베이스상에 현재의 컴퓨터와 디지탈회로의 사용에 의해서 실질적으로 합성이 가능한 악기로서 만족할만한 모델을 제작하는 데는 어려움이 따르고 있다.

관악기나 현악기 등의 가장 전통적인 악기는 적당한 진폭의 사인곡선적배음을 서로 합산하여 구성된 부가적인 합성에 의하거나, 또는 "연주악보"상의 톤("진폭함수"로 표시된)의 한주기로 구성된 테이블을 반복해서 판독함으로서 시뮬레이트되어 왔다. 이와 다른 방법에서는 실제의 연주소리를 디지탈적으로 샘플링하여 디지탈 메모리에 저장시켜 그 샘플을 디지탈제어에 의해서 다시 연주하는 것이다. 미국특허 제4,018,121호에 게재된 바와 같은 FM 합성방식은 금관악기, 목관악기, 벨 및 징 등의 많은 음의 합성을 성공적으로 수행하고 있다. 몇몇 악기들은 디지탈필터를 사용하여 최초 입력신호의 스펙트럼을 형성하는 "감산합성"에 의해서 시뮬레이트 되고 있다. 종래의 모든 방식(감산합성에 있어서 부분적인 예외가 있긴 하지만)은 소리의 제작에 있어서 물리학적 기본원칙에 벗어난다는 단점이 있다. 일반적인 유한요소 모델링 기술을 사용하여 물리적으로 정확한 시뮬레이션을 하는데는 많은 비용이 따르게 된다.

디지탈잔향음 역시 제작에 어려움이 따르고 있다. 비록 디지탈뮤직합성이 수년간 포스트-프로세싱 함수를 사용하여 디지탈 잔향음을 제조하고 있다 하더라도 디지탈신호 프로세싱에 의해서 자연적인 청취공간에 존재하는 잔향음의 음색으로 시뮬레이트하여야 할 필요가 있다. 콘서트홀 등의 자연적인 청취공간에서의 청각적인 기본적 잔향음에 대한 논의는 여러 형태의 이론하에서 긴 역사를 가지고 내려오고 있다.

디지탈 잔향음의 목적은 훌륭한 콘서트홀이나 다른 훌륭한 "청취공간"에서 연주되는 효과를 시뮬레이트하는 디지탈신호 제작방법을 제공함에 있다. 이와 같은 목적의 달성은 용이하지 않은 바, 그 이유는 전형적인 훌륭한 청취공간은 원래 대규모일 뿐 아니라 복잡한 청취장치로 구성되어 현재 이용가능한 계산기술로는 실시간에 정확하게 시뮬레이트 할 수 없기 때문이다.

건축학적인 음향효과측면에서 보면, 높은 음향효과를 갖는 콘서트홀의 설계를 위해서는 디지탈 잔향음에 대한 이해가 중요시된다. 디지탈 합성음악에 있어서, 잔향음은 합성악기 앙상블의 한 부분일 뿐 아니라 음질을 풍부하게 하는 역할을 한다. 이와 같은 이유에서 디지탈음악합성시 음악적으로 중요한 고음질의 자연적인 잔향음의 포착을 위한 시도가 계속되고 있다.

디지탈공간 시뮬레이션(잔향음)은 실제의 콘서트홀이나 그와 유사한 장소에서 거울반사를 시뮬레이트하는 방식이 사용되고 있다. 이와 같은 자연적인 청취공간에서 음의 분산적인 산란은 훌륭한 잔향음 모델을 위해서 반드시 고려되어야 한다. 그러나, 분산반사를 조정하는 실질적인 모델은 공칭 크기의 청취공간에서 가청주파수하에 적용되었을 경우 현재의 계산능력으로는 불가능하다.

디지탈 잔향음의 다른 수단에서는 실제 콘서트홀내의 두 지점 사이이 임펄스응답에 대한 근사치가 기록되었다. 이와 같은 홀 안에서의 두 지점간의 소리에 의한 효과는 측정된 임펄스응답을 원하는 최초신호로 하여 기록함으로써 정확하게 시뮬레이트 되었다. 상기의 구성을 채택함으로서 현재 컴퓨터 중앙처리장치의 실시간 능력범위밖인 2 내지 3 차수의 크기로 컴퓨터에 가해지는 부담으로부터 벗어나게 된다.

현재상태에서 넓은 (콘서트홀)공간을 기초로 한 고성능의 디지탈 잔향음은 잘 알려진 바와 같이 합성시에 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다. 자연잔향음에서는 지각상 별로 중요하지 않은 사소한 사항들이 많기 때문에 잔향음을 위한 모델을 실질적으로 계산이 가능하도록 단순화 시킬 필요가 있다.

계산상 간편한 일 실시예에서는 지수적으로 감소하는 화이트노이즈(whit tenoi se)로 잔향음이 없는 소리를 기록함으로써 지금까지 알려진 최고의 인공잔향음을 제조하였다. 양적인 물리적 모델에 근거한 디지탈 잔향기의 설계는 자연적인 청취공간내에서 잔향음의 질적인 거동을 고려한 간단한 계산에 기초한 모델로 대체되어야 한다.

현재 알려진 디지탈 잔향기중 몇몇의 기본적인 구성 블럭은 종속 및 내포의 전역통과회로망, 회귀적 및 비회귀적 콤(comb) 필터, 탬 지연기라인과 저역필터 등을 포함하고 있다. 초기반사는 탭 지연기라인을 사용함으로써 고정된 음발생원과 청취자 위치를 고려하여 정확한 정합이 가능하며, 말기반사는 전역통과체인과 콤 필터 및 저역필터의 조합에 의해서 질적정합이 가능하다. 콤필터의 피이드백 루우프에 있어서, 저역필터의 사용은 공기흡인과 비거울반사를 시뮬레이트한다. 잔향음을 위한 이와 같은 기술은 지난 10년간 잔향기 설계의 기초로 통용되고 있다. 상기한 바와 같은 사항들은 특히, 저 잔향음 레벨에서의 자연스럽게 변화하는 소리를 위한 잔향음의 본질적인 면에 관계가 있다 하더라도, 그 사항들이 훌륭한 자연적인 청취공간에서의 잔향음을 제공하지는 못한다.

상기한 바와 같은 기술적인 문제점에 따라 잔향기를 포함하는 현악기와 목관악기 및 그 이외의 악기의 음합성 기술에 있어서는 물리적으로 의미가 있으면서 계산상으로 효과적인 방식이 요구된다. 따라서, 쉽게 이해됨과 아울러 사용이 간편한 방법으로 자연스럽게 컴퓨터제어를 통한 작업수행이 요구된다.

본 발명은 디지탈 도파관 회로망 사용에 의해서 구성된 신호프로세서에 관한 것이다. 디지탈 도파관 회로망은 신호분배점을 가지고 있다. 접속부는 두 도파관부를 연결하거나 하나의 도파관을 종단시킨다. 그 접속부는 승산기, 가산기, 지연기 등의 통상적인 디지탈요소들로 구성되어 있다. 승산과 가산의 수에 의해서 도파관 회로망에 사용되는 신호분기점의 수가 결정되며, 지연의 수에 의해서 도파관 회로망의 상호 연결된 접속부 도파관 사이에 분배가능한 전체 지연기의 수가 결정된다. 본 발명에 따른 신호프로세서는 대체로 디지탈 잔향음 및 리드, 현 또는 다른 악기음의 합성을 위해 사용된다.

본 발명에 따른 도파관은 한 방향으로 스테이지(stage)간의 신호유도를 위한 제1레일과 반대방향으로 스테이지간의 신호유도를 위한 제2레일을 포함하고 있다. 제1레일을 통한 누적지연은 제2레일을 통한 누적지연과 거의 일치하기 때문에 도파관은 평형을 유지하게 된다.

제1레일은 접속부에 제2레일과 연결되므로 역시 하나의 레일은 부분적으로 다른 레일에 유도된다.

본 발명에 사용되는 무손실 도파관은 때에 따라서는 메몰된 전역통과필터가 포함된 2-방향 지연라인으로 구성된다. 손실은 순수한 감소나 한방향 또는 양쪽방향으로 저역통과필터링시에 발생한다. 경우에 따라서 신호 프로세서는 입력신호를 도파관의 제1레일에 제공함과 아울러 도파관의 제2레일로부터 출력신호를 수용하기 위해 연결된 비선형 접속부를 포함하고 있다. 몇몇 실시예에서 비선형 접속부는 비선형 접속부 제어를 위한 제어변수와 도파관을 통해서 출력되는 신호를 수용하고 있다.

디지탈 잔향기의 일실시예에 의하면 디지탈 잔향기는 무손실 디지탈 도파관의 다중지선 회로망에 의해서 형성된다.

다른 실시예에서 리드악기는 디지탈 도파관을 종단시키는 비선형 접속부에 의해 합성된다. 취구압을 나타내는 초기 제어변수는 비선형 접속부에 입력된다(취구변수에 의해서 이차적으로 제어된다) 접속부는 리드악기 자체를 시뮬레이트하는 한편 디지탈 도파관은 리드악기의 구멍을 시뮬레이트 한다.

다른 실시예에 따라 현악기가 헙성된다. 활속도를 나타내는 초기제어변수는 비선형 접속부에 입력된다. 비선형 접속부는 활과 현의 접촉상태를 나타낸다(활의 힘, 활의 각도, 활의 위치 및 마찰특성 등의 2차제어를 포함한다). 현악기 실시예에 있어서 두개의 무손실 도파관은 단현부분(활과 브리지 사이)를 시뮬레이트한다. 일련의 도파관은 일예로 바이올린의 몸체수단으로의 사용이 역시 가능하나 이와 같은 경우에는 도파관 변수의 직접적인 물리적 해석이 불가능하다.

특별한 실시예에 있어서 비선형 접속부로부터 도파관으로 도입된 반사신호나 신호계수는 테이블로부터 구해진다. 한 실시예에서 보면, 도파관에 도입된 비선형성은 f(x)이며 이때 x는 테이블 어드레스임과 동시에 도파관에서의 입력신호 샘플이다(이동파 샘플). 다른 실시예에서 g(x)=f(x)/x의 값은 테이블에 저장되며 이때 테이블은 x에 의해서 어드레스된다. 압축테이블(이때 g(x)는 계수이다)로부터 x에 의해서 어드레스된 각각의 g(x) 값은 x로 곱해져서 구하고자 하는 f(x) 값인 x*g(x)가 얻어진다.

상기한 바에 따라 본 발명은 계산상 효과적인 디지탈 도파관을 사용하는 디지탈 프로세싱 기술을 사용함으로써 디지탈음악 합성시 음악적으로 중요한 자연악기의 음질을 포착하여 저렴한 가격으로 실시간 동작이 가능하게 된다.

본 발명의 다른 목적 및 특징과 장점 등은 다음의 도면을 참조한 상세한 설명에 의해서 명백하게 될 것이다.

무손실 회로망-제1도

제1도의 회로망(10)은 2-방향 신호통로(11)의 폐쇄중간 접속부이다. 신호통로(11)는 지선이나 도파관으로 지칭되며 (11-1), (11-2), (11-3), (11-4), (11-5)로 표시되고, 중간 접속점은 노우드(node)나 접속부로 지칭되며 (12-1), (12-2), (12-3), (12-4)로 표시된다.

제1도에 나타낸 간단한 회로망의 예에서 각 신호통로는 2-방향인 바, 이는 각 도파관이 한 방향으로 신호를 전파함과 아울러 다른 방향으로 독립적인 신호를 전파함을 의미한다. 신호가 접속부에 도달되면 한 성분은 동일한 도파관을 따라 부분적으로 반사되어 되돌아가며 다른 성분은 접속부에 연결된 다른 도파관으로 부분적으로 전달된다. 각 접속부상의 전달된 신호나 "분산된" 신호의 상대적인 강도는 접속부에서의 도파관의 상대적 특성 임피던스에 의해서 결정된다. 제1도의 도파관(11)은 접속부(12)에서 접점을 형성하고 있다.

제1도의 각 도파관과 같은 무손실 도파관은 특히 무손실 2-방향 신호지선으로 정의된다. 가장 간단한 케이스로서, 도파관 회로망(10)의 각 지선이나 도파관은 단지 2-방향 지연선을 나타낸다. 회로망에서의 계산은 단지 지선교점(노우드나 접속부)에서만 발생한다. 더 일반적으로 설명하면 무손실 도파관 지선은 종속 전역통과필터의 체인을 포함한다. 실질적인 잔향기와 다른 장치를 위해서, 손실은 1보다 적은 성분 및/또는 크기에 있어서 1 이상으로 곧장 바운드되는 주파수 응답을 갖는 저역필터의 형태로 도입된다.

무손실 폐회로망은 저장된 전체신호 에너지를 보존한다. 에너지가 보존되는 경우 각 순간마다 회로망에서의 저장된 전체에너지는 어떤 다른 순간에서의 에너지량과 동일한 값을 갖는다. 어느 순간의 전체에너지는 회로망 도파관(11)을 통하여 순간적인 전력합산에 의해서 나타난다. 회로망내의 각 신호샘플은 순간적인 전력을 나타낸다. 저장된 샘플의 순간전력은 스케일인자 g의 제곱배이다. 신호가 "입력" "힘" 또는 그에 상당하는 단위로 되는 경우 g=1/Z로 되며 이때 Z는 도파관(11) 매체의 특성임피던스이다. 만약 신호샘플이 체적-속도와 같이 "유동" 변수로 표현되는 경우에 g=Z이다. 상기의 어느 한 경우에 있어서, 저장된 에너지는 디지탈 회로망(11)에서의 모든 저장된 샘플에 대한 제곱값의 총합으로 표시된다.

N-포오트 회로망-제2도

제2도의 N-포오트 회로망(14)에서 N=3인 포오트로 지칭되는 3 도파관은 입력용으로 표시된 하나의 포오트(15)와 출력용으로 표시된 (16-1)과 (16-2)로 구성된다. 상기의 구성은 일예로, 단 채널사운드의 스테레오 잔향에 적당하다. 그러나, 제2도에서 세개의 입력(15), (16-1), (16-2)과 세개의 출력(15), (16-1), (16-2)이 있는 바, 이는 N-포오트에서 각 도파관은 2-방향이기 때문에 입·출력 모두에 제공하는 회로망에 연결되어 있기 때문이다.

제2도의 N-포오트 회로망은 각 순간에 출력을 통한 에너지 손실량과, 입력을 통해 공급된 전체에너지와 저장된 에너지의 합산량이 일치하는 경우에 손실량은 없다. 무손실 디지탈 필터는 입·출력 양쪽의 모든 포오트의 사용에 의한 무손실 N-포오트로부터 얻어진다. 이 필터는 일반 다중-입력, 다중-출력 전역필터이다.

N-포오트 회로망(14)은 중첩이 유지되는 경우 선형을 나타낸다. 두 입력신호의 합에 응답하는 출력이 각 입력신호에 응답하는 신호의 합과 일치할 때 중첩이 유지된다. N-포오트로부터 파생된 모든 N-포오트가 선형인 경우 회로망은 선형이다. 선형회로망만이 규모가 크고 이해가 용이한 에너지 보존장치에 적용이 가능하다.

무손실 산란-제3도

제3도에 있어서 N=2일때 특성임피던스 Z_i는(특성어드미턴스 Γ_i=1/Z_i)의 N 무손실도파관 평행접속부는 다음과 같다.

제3도에서 입력진행 압력파가 P_i ⁺, 이때 i=1, …N으로 표시된다면 출력압력파는 다음의 식 (1)로 주어진다.

P_i ^-=P_j-P_i ⁺(1)

(1)식에서 P_j는 합성접속부 압력으로서 다음과 같이 주어진다.

(2)

이때 α_i=(2γ_i)/(

) N=2일때,

P_j=α₁P₁ ⁺+α₂P₂ ⁺

α₁=(2Γ₁)/(Γ₁+Γ₂)

α₂=2-α₁

반사계수를 k=α₁-1로 정의하면 (1)식에 의해서

P₁ ^-=P_j-P₁ ⁺=(α₁-1)P₁ ⁺+α₂P₂ ^-

P₁ ^-=kP₁ ⁺+(1-k)P₂ ⁺

P₂ ^-=α₁P₁ ⁺(α₂-1)P₂ ⁺

P₂ ^-=(k+1)P₁ ⁺-kP₂ ⁺

따라서 N=2라면

P₁ ^-=P₂ ⁺+k(P₁ ⁺-P₂ ⁺)

P₂ ^-=P₁ ⁺+k(P₁ ⁺-P₂ ⁺)(3)

이는 단-승수 격자필터부(단위지연을 뺀)이다. 더욱 상세하게는, N-방식 접속은 Pj를 얻기 위하여 N번의 곱셈과 N-1의 덧셈을 필요로 하며, N번의 곱셈과 2N-1의 덧셈을 위해서는 각 출력마다 한번의 덧셈이 요구된다.

일련의 접속부 연결은 평행압력-접속부에 상당한다. 압력-접속부의 연결이나 평행유동-접속부는 이중성의 사용에 의해서 발견이 가능하다.

종속도파관 체인-제4도

제4도에 기본적인 도파관체인(25)이 나타나 있다. 각 접속부 26-1, 26-2, …26-i …26-M 내에는 부호 k_i가 포함되어 있으며 k_i(t)에 의해서 특성화된 산란접속부를 표시한다. 제4도에서 접속부 26-i는 접속부 형성을 위해서 승산기(M)(8)와 가산기(+)(7)를 전형적으로 이용하고 있다. 제4도에서 승산기(8-1), (8-2), (8-3)과 (8-4)는 [1+k(i)], [-k_i(t)], [1-k_i(t)]와 [k_i(t)], 인자를 각각 곱한다. 제13도의 선택적 접속부설정 (26'-i)은 단하나의 곱셈을 필요로 한다. 제4도의 접속부(26-2)는 일예로 제3도의 접속부(12)에 상응한다. 이와 유사하게 제4도의 지연기(27-1)와 (27-2)는 제3도의 지선(15)(16)에 각각 상응한다. 켈리-로크바움(kelly-Lochbaum) 접속부(26-i)와 1-승산기접속부(26'-i)(제13도참조)나 무손실 접속부의 어떤 다른 형태가 접속부(26)에 사용가능하다. 특히, 2-승산기격자(도시되지 않음)와 표준화된 사다리형(제1도) 산란접속부의 사용이 가능하다. 도파관(25)은 선단부와 하단부 신호통로를 따라 각 산란접속부(26) 사이에 지연기(27)를 사용하는 바, 이점에 있어서 통상적인 사다리형의 및 격자형 필터와 상이하다. 제4도의 접속부(26'-i)는 4개의 승산기와 두개의 가산기를 사용하는 바 이는 제13도의 접속부(26'-i)에서 하나의 승산기와 세개의 가산기를 사용하는 것과 차이가 있다.

도파관 변화-제4도 내지 제14도

접속부(26)를 다른 형태로 축소하는 것은 단순히 선단레일을 따라 바닥레일 주위로 통하는 누름지연기(27)에 관한 문제이기 때문에 각 바닥레일 지연기는 T초(Z^-T)가 되는 대신 2T초(Z^-2T)가 된다. 이와 같은 동작은 제4도상의 우측에 위치하는 무한(또는 제로) 특성임피던스(6)에 의한 종단때문에 가능하다. 시변케이스에 있어서, 승산기를 통하여 지연기를 누르면 승산기계수의 상응시간 진행을 초래한다.

제4도의 각 지연기요소(27)가 반으로 분할되는 경우 T/2초의 지연기로 표시된다. 이때 도파관은 제5도에 표시된 바와 같은 부분으로 구성된다.

일련의 변환에 의하여 두개의 입력신호지연기는 접속부를 통하여 두개의 출력지연기로 밀리게 된다. 유사한 이동과정을 통하여 두개의 출력지연기를 두개의 입력지선으로 내밀게 된다. 결과적으로 제5도에 표현된 어떤 형태의 도파관도 제6도나 제7도의 표현된 형태의 부분으로 대체가 가능하게 된다.

제6도와 제7도의 구성을 변경시킴으로서 제8도의 구성이 얻어진다. 이와 같은 구성은 고려대상이 될만한 몇가지 장점이 있는 바, (1) 통상적인 격자/사다리형 구성에서와 마찬가지로 지연기를 2T 길이로 강화시킨다.

(2) 무한특성 임피던스에 의한 종단을 필요로 하지 않기 때문에 임의위상의 회로망에까지 확장이 가능하다. (3) 통상적인 구성과 마찬가지로 선단레일을 따라 지연기가 없는 기다란 신호통로가 없으며 파이프라인 부재는 두부분의 길이로 된다. "절반-비율 도파관 필터"의 관계에 있는 이와 같은 구성은 다용도의 다른 어떤 디지탈 필터구성에 비해 전체적인 특성이 양호하게 나타난다. 상기 (2)의 장점에 의해서 물리적 시스템의 모델링을 가능하게 한다.

최종적으로 제6도의 부분에 대한 연속적인 대체와 지연기 강화변환의 재적용에 의해서 통상적인 사다리 또는 격자필터 구성으로 이행된다. 우측부의 전체반사(제4도의 6에 도시됨)는 이와 같은 구성을 위해서 요구된다. 결과적으로 통상적인 격자필터는 우측부상에서 물리적으로 가능한 방법으로는 확장이 불가능하다. 또한, 도파관 단면의 단순한 연결[또는 비륜상(非輪狀) 도표]에 비해 복잡한 회로망 위상의 형성은 상부레일상의 지연기가 없는 통로때문에 불가능하게 된다. 일예로 통상적인 구성에서의 출력은 입력측으로 파이드백이 불가능하다.

에너지와 전력

순간적인 압력 P와 유동 U를 포함하는 도파관에 있어서 순간전력은 다음과 같이 압력과 유동의 곱으로 정의된다.

이때,

이는 좌·우 진행전력을 각각 한정한다.

N-방식 도파관 접속부에의 적용을 위하여 키르히호프 접점식을 사용하면 (6)식은 다음과 같다.

따라서, N-방식 접속부는 무손실을 나타내며 활성 또는 비활성하에서 접속부 내·외로 흐르는 순전력은 존재하지 않는다.

양자화 효과

이상적인 도파관 접속부는 무손실인 반면, 유한디지탈 어장(語長) 효과에 의해서 무손실 회로망은 실현불가능하게 된다. 고정점 산술에 있어서 두 수의 승산은 정확한 표현을 위해서는 피승수의 어느 한쪽보다 더 많은 비트(일반적으로)가 요구된다. 적(積) 주위에 피이드 백 루프가 있는 경우 순환신호를 정확히 표현하기 위해서 요구되는 비트수는 무한히 증가하게 된다. 따라서 약간의 반올림법칙이 유한근사치 설정에 있어 필요하게 된다. 제한사이클과 초과발전을 확실하게 없앤다는 것은 유한어장효과가 각 접속부에서 전력을 흡수하거나 전력을 창출하지 않는 결과를 낳는 것과 마찬가지이다. 크기절사(magnitude truncation)가 모든 출력파에 사용되는 경우에 제한사이클과 초과발진은 억제된다. 크기절사는 양자화 효과를 억제하기에 필요한 손실보다 더 큰 손실을 낳는다. 따라서 보다 세밀한 계획의 수립이 가능하다. 특히, 접속부에서 각 승산시 반올림 이하의 값을 남기고 또한 축적함으로써 에너지는 유한정밀 계산법에 불구하고도 정확하게 보존된다.

시변도파관에서의 신호전력

종래의 방식하에서 특성임피던스의 시간변화는 진행압력파 P_i ^±를 변경시키는 것이 불가능하다. 이와 같은 경우에 진행 압력파로 표현되는 전력은그 전력이 전파됨에 따라 특성임피던스에 의해서 변조된다. 실제전력은 특성임피던스에 역비례하게 된다 :

상기 전력변조는 제한사이클과 초과발진의 부재를 증명하는 리아프노브(Lyapunov) 이론상 별 어려움을 야기시키지 않는 바, 그 이유는 전력변조가 유한정밀필터와 무한정밀필터 모두에 동일하게 발생하기 때문이다. 그러나, 일부 적용 범위에서는 도파관의 특성임피던스 변화가 신호전파의 전력에 영향을 끼치지 않도록 하기 위하여 전력변조를 보상하는 것이 바람직하다.

제9도에 나타난 바와 같이, 좌측경계선으로부터 측정된 거리 x=cτ와 시간 t 하에서 i번째 도파관내의 임의의 점을 살펴보면 다음과 같다. 우진행압력은 P_i ⁺(x, t)이고, 좌진행압력은 P_i ^-(x, t)이다. 실제 도파관 크기를 나타낸 도면에서 도파관의 단면은 압력지연선으로 작용하고(전파매체 성질에 대한 정의에 따라), P_i ⁺(x, t)=P_i ⁺(0, t-τ)와 P_i ^-(x, t)=P_i ^-(0, t+τ)=P_i ^-(cT, t-T+τ)를 얻는다. 신호전력의 좌진행과 우진행 성분은 각각 [P_i ^-(x, t)]²/Z (t)와 [P_i ⁺(x, t)]²/Z_i(t)이다.

시변지선임피던스에 대한 신호전력 불변식을 구하기 위한 세가지 방법이 아래에 게재되어 있다.

정규화 도파관

진행파가 신호전력을 고정시키기 위하여 특성임피던스의 변화에 비례한다고 가정해보자. 참고값으로서 어떤 레벨이라도 선택이 가능하나 각 파의 전력을 그 파가 단면부로 들어갔을 때의 전력으로 고정시키는 것이 가장 자연스럽다. 이와 같은 경우 곧장 검공되며 적당한 범위는 :

신호가 실질적으로 접속부에 도달하기 전에는 측정할 필요가 없다. 따라서,

여기서

g_i(t)=[(Z_i(t)/(Z_i(t-T))]^½

상기의 정규화는 제10도에 나타나 있다. 제10도를 참조하면 (9)식에 주어진 바에 따라서 각 승산기(8)는 신호 g (t)를 곱한다. 이미 사용된 바 있는 싱글-아규먼트모션(signle argument motion)에서 (9)식은 아래와 같이 된다.

이 정규화 방법은 시변도파관(접속부도 동일)이 신호전력을 보존하는 성질을 보유한다. 산란접속부에 단일곱셈 구성이 구비되는 경우 전력이 평균화 되었을 때 각 단면의 곱셈의 수는 3으로 상승한다. 또한, 정규화되지 않은 경우와 마찬가지로 세번의 덧셈이 있다. 상황에 따라서는(2단계 구성 등의 경우) 정규화 지점의 수를 줄일 수 있다. 즉, 표준화 승산기는 산란접속부를 통하여 밀리므로써 다른 표준화 승산기와 결합되며, 같은 방법으로 지연기는 접속부를 통하여 밀리게 되어 표준사다리/격자 형태를 얻게 된다. 물리적 모델의 적용에 있어서 정규화는 내부출력 "탭" 없이 장 캐스캐이드 단면부의 반대편 단부에 의해서 제한될 수 있다.

유한정밀 계산하에서 정규화된 도파관의 부동성을 강화하기 위하여는 g_i(t)를 곱한 다음 크기절사를 수행하게 된다. 이와 같이 해서 좀더 정밀한 값이 산란접속부에서 교대로 사용될 수 있다.

정규화 파

정규화의 다른 접근법은 도파관내에서 실효-정규화파를 전파시키는 것이다. 이와 같은 경우 각 지연라인은

그러나,

(Z_i-1(t))/(Z_i(t))=(1-k_i(t))/(1+k_i(t))(14)

여기서

[1+k_i(t)][(Z_i-1(t))/Z_i(t))]^½=[1-k_i(t)][(Z_i(t))/(Z_i-1(t))]^½=[1-k_i ²(t)]^½(15)

정규화파의 최종 산란방정식은

여기서

이는 각각의 접속부를 특성화하는 단일각 θ_i(t)=sin^-1[k_i(t)]의 사인과 코사인으로 각각 표현된다. 제11도는 켈리-로크바움 접속부를 정규화파에 적용했을 때를 예시하고 있다. 제11도에서 승산기(8-1), (8-2), (8-3)과 (8-4)는 인자 [1-k_i ²(t)]^½, -k_i(t), [1-k_i ²(t)]^½과 k_i(t)를 각각 곱한다. 제11도에서 ki(t)는 단일승산기 구성을 얻기 위한 인자로 될 수 없다. 제11도의 4-승산기 구성은 정규화 사다리 필터(NLF)에 사용되고 있다. 지연기선의 출력을 정규화파로 전파하는 NLF의 관계에서 하나의 승산기를 줄일 수 있다. 그러나, 여기에는 고려해야 되는 차이점이 존재한다. 즉, 정규화파의 경우에는 이중(duals)이 쉬운 바, 즉 i번째 단말부에서 전파 변수를 압력에서 속도로 또는 그 역으로 변환시키는데는 신호정규화가 필요치 않으며 전방과 역방향 반사계수는 변화되지 않는다. 역방향 통로를 위해서는 단지 사인반전으로서 가능하다. 또한 정규화파에 있어서 실효시킨 레벨은 압력 또는 속도중 어느 것이 사용되더라도 동일하다. "전력평형"에 중점을 두는 경우에는 그 실효레벨에 의한 모든 신호의 정규화는 불리하게 된다. 정규화 지연선 출력의 경우에 있어서 동적범위는 전파변수에 따라서 좀더 적은 압력과 속도를 선택함으로써 최소화될 수 있다.

트랜스가 결합된 도파관

현재에 이르기까지는 시변도파관 필터의 정규화에 대한 다른 접근방법이 가장 편리한 것으로 간주되고 있다. 가장 저렴한 정규화 기술은 1 접합부당 단 세번의 곱셈을 필요로 하는 정규화 도파관 구성인 바, 이에 비교하여 정규화파의 경우에는 4번의 곱셈을 필요로 한다. 바람직하지 못하게도 정규화 도파관의 경우 부분 i의 특성임피던스 변화는 인접하는 양쪽 산란접속부의 반사계수를 변하게 하는 결과를 낳는다. 물론, 단일접속부는 모든 하향유동의 특성임피던스를 동일한 비율로 변경함으로써 격리상태로 변조가 가능하다. 상기의 경우는 필터링 회로망이 도파관 부분에서 종속접속이 아닌 경우나 비륜상 도표가 아닌 경우 도움이 되지 않는다. 특성임피던스에서 좀더 편리한 국부적 변화는 변압기 결합을 사용하므로써 얻을 수 있다. 한개의 변압기는 신호전력이 보존됨과 아울러 산란이 일어나지 않게 하는 방법으로 특성임피던스를 다르게 하는 두개의 도파관 부분을 연결한다. 변압기가 연결된 도파관을 사용한 필터구성은 앞서 기술된 정규화파 접속부의 구성과 대동소이함이 판명되었으나, 4번의 곱셈중 한번은 덧셈으로 교체가 가능하다.

오옴의 법칙과 전력방정식으로부터 임피던스와 불연속성은 다음의 관계를 사용하여 전력변화와 산란이 없는 상태에서

따라서, 트랜스 선택을 위한 접속부 방정식은

여기서, (14)식으로부터

음의 자성근의 선택은 자이레이터(gyrator)에 대응한다. 자이레이터는 듀얼라이저(dualizer)와 종속접속을 하고 있는 변압기에 상당한다. 듀얼라이저는 오옴의 법칙(스케일인자내로)이 바로 적용되는 바, 역통로는 폐쇄되는 반면 전방통로는 변하지 않는다. 듀얼라이저의 일측면에는 압력파가 존재하며, 다른 한쪽에는 속도파가 존재한다. 오옴의 법칙은 스케일 인자가 특성어드미턴스와 일치하는 변압기와 종속접속을 하는 자이레이터이다.

제12도에 변압기가 결합된 접속부가 나타나 있다. 제12도에서 승산기(8-1)과 (8-2)는 g_i(t)와 1/g_i(t)를 곱하며, 이때 g_i(t)는 [Z_i(t)/Z_i-1(t)]^½과 일치한다. 단일접속부는 임의의 회로망에 있어서도 접속부의 좌측(또는 우측)의 근처에 트랜스를 삽입하므로서 변조가 가능하다. 개념상 특성임피던스는 도파관 부분의 지연기 라인 부분상에서 변화되지 않는 대신, 접속부와 만나기 직전(또는 직후)에 새로운 시변값으로 변화된다. 속도가 파변수일 때 제12도상의 계수 g_i(t)와 g_i-1(t)는 교환(또는 전환)된다.

따라서, 정규화 도파관의 경우와 같이 제12도상의 두 여분의 승산기(8-1)과 (8-2)는 정규화되지 않은(단일 곱셈) 경우에 관계되는 부분당 두번의 여분의 곱셈을 하도록 하기 때문에 시변디지탈필터가 저장된 신호에너지를 변조하지 못하게 한다. 또한, 트랜스는 산란 접속부가 도파관 회로망을 통하여 시변임피던스 비율을 전달하지 않도록 하면서 독립적으로 변화하도록 한다.

제13도에서, 1회 곱셈접속부(26'-i)는 세개의 가산기(7-1), (7-2)와 (7-3)을 포함하며, 이때 가산기(7-3)는 제1레일신호 [P_i-1 ⁺(t-T)][g_i(t)]로부터 제2레일신호 P_i ^-(t)를 빼는 기능을 한다. 또한 접속부(26'-i)는 가산기(7-3)로부터의 출력을 k_i(t)로 곱하는 승산기(8)를 포함한다. 제13도는 제12도의 접속부를 이용하고 있는 바, 제1, 제2레일신호를 g_i(t)와 1/g_i(t)로 각각 곱하는 승산기(8-1)과 (8-2)의 형태로서 이용하고 있으며 이때 g_i(t)는 [(1-k_i(t))/(1+k_i(t))]^½와 동일하다.

제13도의 트랜스가 결합된 도파관과 파-정규화 도파관(제11도에 도시)이 동등한 것에 주의할 필요가 있다. 상기의 사실은 트랜스와 켈리 로크바움 접속부로부터 트랜스 스케일인자를 접속부 내부로 이동시켜 그 관계를 결합하여 제11도에 도착시킴으로써 간단하게 증명될 수 있다. 상기의 동일함에 대한 실질적인 중요성은 정규화 사다리필터(NLF)는 4번의 곱셈과 두번의 덧셈대신에 단지 세번의 곱셈과 세번의 덧셈의 수행을 가능하게 한다는 점이다.

제한사이클과 초과발전은 도파관 구성에 있어서 용이하게 제거됨으로써 이상적인 송전라인부의 샘플연결을 정확하게 시뮬레이트한다. 또한, 도파관은 캐스캐이드의 특별한 경우에서 지연기를 바닥레일 주위로 밀어붙임으로서 잘 알려진 사다리 및 격자필터 구성으로 간단하게 변환된다. 따라서, 신호와 필터에 있어서 특별한 반올림 오차와 시간의 쏠림을 제외하고는 도파관에서 계산된 샘플과 다른 사다리/격자 필터에서 계산된 샘플들은 동일한 값을 나타낸다(접속부 사이).

도파관 구성에 의해서 시변매체내에서 물리적파 현상의 정확한 실행이 가능하게 된다. 이와 같은 성질은 그 성질 자체가 시뮬레이션 목적에 유용하다. 본 발명은 표준 격자/ 사다리 구조를 사용하여 물리적으로 정확한 시변도파관(또는 청각관) 시뮬레이션을 얻기 위한 시변계수 흐름의 지연 또는 전진을 가능하게 한다. 또한, 시뮬레이트된 압력이나 속도를 출력하는데 요구되는 진행파의 필요시간 정정을 가능하게 한다.

비선형 접속부를 구비한 도파관 회로망-제14도

제14도에서 복수개의 도파관(53)은 비선형 접속부(52)에 의해서 상호 접속되어 있다. 제14도의 특별한 실시예에서, 접속부(52)는 세개의 포오트를 구비하며, 그 포오트는 각 도파관 회로망(53-1), (53-2), (53-3)에 각각 위치하고 있다. 그러나 접속부(52)는 N 도파관이나 도파관 회로망(53)을 상호 연결하는 N-포오트로 될 수 있다. 제어변수레지스터(51)는 접속부(52)에로의 입력과 같이 하나 또는 그 이상의 제어변수를 제공한다. 제14도에서 단 한개의 도파관이 사용되는 때에 단일도파관은 제14도의 단일포오트 실시예의 특별한 케이스가 된다. 제14도 구성중에 단일포오트에는 클라리넷이나 섹스폰과 같은 리드악기와 연관지어 이후에 기술된다. 제14도의 구성중에 복수포오트 실시예는 바이올린과 같은 현악기와 연관지어 이후에 기술된다. 제14도의 구성중 복수포오트 실시예는 잔향기와 연관지어 이후에 기술된다. 상세히 기술되지 않은 많은 다른 악기 역시 본 발명에 따라 시뮬레이트가 가능하다. 예를 들면 플루우트, 오르간, 종적, 바수운, 오보에, 모든 금관악기와 타악기 등은 단일 또는 복수포오트의 하나 또는 두개 이상의 도파관이나 도파관 네트워크와 결합된 선형 또는 비선형 접속부에 의해서 시뮬레이트가 가능하다.

비선형 종단접속부를 구비한 도파관-제15도

제15도는 비선형 접속부(52)에 의해서 구동되는 도파관(53)을 나타낸 블럭도가 도시되어 있다. 비선형 접속부(52)는 제1레일상의 도파관(53)에 입력을 제공하며 라인(55)상의 제2레일로부터 도파관 출력을 수용한다. 제어변수유니트(51)는 비선형접속부(52)에 제어변수를 제공한다. 제15의 구성은 리드악기의 시뮬레이트를 위한 악기에 사용 가능하며, 이 경우에 제어변수유니트(51)는 취구압을 시뮬레이트하므로 리드를 통하여 압력이 강하하게 된다. 비선형 접속부(52)는 리드를 시뮬레이트하며 도파관은 리드악기의 구멍을 시뮬레이트 한다.

비선형 접속부-제16도

제16도는 제15도와의 관계에서 리드악기의 시뮬레이트에 유용한 비선형 접속부를 상세히 나타내고 있다. 라인(56)상의 제어레지스터 입력은 취구압 등과 같은 제어변수이다. 제어변수는 라인(55)상의 도파관 제2레일의 가장 중요한 비트로부터 직접 다른 입력(네거티브)을 수용하는 가감기(57)에로 하나의 입력(네거티브)을 형성하도록 한다. 가감기(56)는 라인(55)상의 도파관 출력을 감산하여 라인(69) 상의 9-비트어드레스를 계수저장(70)과 특히 어드레스 레지스터(58)에 제공하기 위한 라인(56)상의 제어변수를 감산한다. 레지스터(58)내의 어드레스는 라인(68)을 통하여 어드레스를 테이블(59)과 승산기(62)에 제공한다. 테이블(59)은 데이터레지스터(61)내의 데이터 g(x)를 제공하기 위한 어드레스레지스터(58)로부터 전달되는 어드레스 x에 의해서 어드레스 된다. 데이터레지스터(61)내의 g(x)는 출력 x*g(x)를 제공하기 위한 승산기(62)내의 어드레스레지스터(58)로부터 전달된 어드레스 x에 의해서 승산되며, 승산기레지스터(63)는 f(x)이다. 승산기레지스터(63)의 출력은 가산기(64)내에서 라인(54)상의 제1레일 입력을 제15도의 도파관에 전달하기 위한 제어변수에 가산되어진다.

제16도의 한 실시예에서 테이블(59)은 512 바이트의 데이터를 저장함과 아울러 데이터레지스터(61)에 8-비트 출력을 제공한다. 승산기(62)는 16-비트 출력을 레지스터(63)에 제공한다. 레지스터(63)내의 고차 8비트는 포화가산기(64)내에서 라인(54)상의 16-비트 출력신호를 제공하기 위한 가변레지스터(51')로부터 제공되는 8비트에 더해진다. 이와 같은 방법에 의해서 고차 8-비트는 16-비트라인(55)으로부터 감산기(57)에서 감산된다.

제16도의 테이블(59)은 압축된 데이터를 표현하고 있다. 필요로 하는 계수가 압축테이블(70)로부터 공급되는 f(x)인 경우에 g(x)값의 적은수만이 테이블(59)내에 저장된다. 테이블(59)에 저장된 값은 g(x)값과 동일한 f(x)/x이다. x가 16-비트 이진수이고 x값이 f(x)를 위한 8-비트 즉, 1바이트의 데이터를 나타내는 경우 테이블(59)은 고차 9비트의 x에 의해 어드레스되는 경우의 형상으로 512바이트의 크기로 압축된다. 이때의 출력신호는 승산기(62)내에서의 승산에 의해서 완전한 16비트로 확장된다. 테이블(59)내에 어떤 값을 내삽함으로서 한층 더 압축이 가능하다. 많은 테이블 내삽기술은 이미 잘 알려져 있다. 일예로 선형내삽이 사용될 수 있다. 내삽에 의해서 f(x)의 테이블 압축기 가능하며, 따라서 필요로 하는 테이블 크기는 증가하는 반면 주어진 상대오차의 레벨하에서 곱셈을 줄일 수 있다.

다른 실시예에서는 이중루크-업(double look-up), 어드레스 정규화, 루트-파워계승(root-power factorization), 어드레스와 값의 양자화, 어드레스맵핑(address mapping)의 히스토그램화 등을 포함한다. 또한 다른 압축기술이 적용될 수도 있다.

제17도에는 도파관(53)의 구성을 한층 더 상세히 나타내고 있다. 도파관(53)은 라인(54)상의 출력신호를 수용하는 제1레일을 포함함과 아울러 지연기(65)로 구성된다. 터미네이터(67)는 지연기(65)를 라인(55)상의 제2레일 출력신호에 교대로 제공하기 위한 제2레일 지연기(66)와 연결한다.

제16도의 실시예에서, 제16도와 제17도의 신호프로세서는 리드악기를 시뮬레이트하며, 이때 터미네이터(67)는 대체로 단극성 저역필터이다.

클라리넷 톤 구멍을 시뮬레이트하기 위하여 3-포오트 산란 접속부가 도파관으로 도입된다. 전형적으로 최초의 셋 또는 네개의 인접 개구 톤 구멍이 구멍의 종단에 이용된다.

제17도에서 터미네이터(67)는 승산기(74), 변환저역필터(72)와 DC 블록킹회로(73)를 포함하고 있다. 승산기(74)는 라인(75)을 통하여 지연기(65)로부터의 신호를 손실인자 g₁로 곱하며 이때 g₁은 클라리넷에 있어서 대체로 1-2^-4=0.9375이다. 승산기(74)로부터의 출력신호는 y₁(n)으로 표시되며, 이때 n은 샘플의 시간지수이다. 저역필터(72)로부터의 출력신호 y₂(n)으로 표시되며 DC 블로킹유니트(73)으로부터의 출력신호는 y₃(n)으로 표시된다.

클라리넷의 경우 저역필터(72)는 전달함수 H₁₂(Z)를 가지며 다음과 같이 주어진다 :

H₁₂(Z)=-(1-g)/(1-gZ^-1)

따라서 저역필터(72)로부터의 출력신호 y₂(n)은 다음과 같이 주어진다 :

y₂(n)=(g-1)y₁(n)+gy₂(n-1)

상기 식에서 g는 대체로 1-2^-k와 동일한 값으로 정해지는 계수이며, 여기서 k는 임의로 선택된 값이다. 예를 들면, k가 3, g가 .875이고 g가 0.9인 경우가 대표적인 값이다. 다른 예에서와 마찬가지로, 1-2⁺³+2^-5=0.90625.

제17도에서 DC 블로킹회로(73)의 전달함수 H₂₃(Z)는 다음과 같다 :

H₂₃(Z)=(1-Z^-1)/(1-rZ^-1)

위와 같은 전달함수에서 출력신호 y₃(n)는 다음과 같다 :

y₃(n)=y₂(n)-y₂(n-1)+ry₃(n-1)

시뮬레이션에 있어서 r의 값은 0으로 정해진다. 실제 악기의 경우 DC 드리프트는 불측의 숫적효과를 야기시키며 그 불측의 숫적초과는 DC 블럭유니트(73) 사용에 의하여 차단이 가능하다. 또한, 제16도의 압축테이블을 사용할 때는 발생된 오차기간은 상대적이기 때문에 바람직하게 DC 중심이 잡히게 된다. DC 드리프트가 발생되는 경우, 그 드리프트는 불측의 오차성분을 확대하는 효과가 있다. 신호오차대 신호진폭의 비율을 의미하는 상대신호오차는 대체로 상수를 유지한다. 따라서, 작은 신호값은 연장된 동작을 별로 방해하지 않는 작은 오차를 갖는 경향이 있다.

제17도에서 클라리넷의 경우 지연기(65)와 (66)는 대체로 다음과 같은 방법에 의해 선택된다. 요구되는 피치주기의 절반은 저역필터(72)의 지연시간보다 짧으며, 또한 유니트(73)의 DC 블럭 지연시간보다 짧을 뿐 아니라, 제16도의 비선형 접속부(52) 교점의 지연시간보다 짧다.

리드악기로서 섹스폰이 제16도와 제17도의 장치에 의해서 시뮬레이트될 때는 많은 변화가 수반된다. 제16도의 비선형 접속부는 클라리넷의 경우에서와 마찬가지이다. 그러나, 제15도의 도파관 회로망(53)은 일예로 제4도의 형태와 같이 일련의 종속 도파관 부분으로 된다. 각 도파관의 단면은 섹스폰에서의 구멍을 나타낸다. 섹스폰의 구멍은 선형적으로 증가하는 직경을 가지므로, 각 도파관 단면은 섹스폰 구멍의 원통형 단면을 시뮬레이트하며 도파관 부분은 선형적으로 증가하는 직경을 나타낸다.

섹스폰이나 그외의 악기에 있어서는 비선형 구멍 시뮬레이션을 취하는 것이 유용하다. 비선형성은 과도한 흡수와 압력종속 위상속도의 결과를 초래한다. 본 발명에 따라 상기한 바와 같은 비선형 시뮬레이션을 달성하기 위한 한가지 방법은 제8도의 도파관 구멍에 있어서 지연기를 조절하는 것이다. 제8도에서 각 지연기 Z^-2T는 두개의 지연기 유니트를 포함하고 있다. 비선형성의 도입을 위하여 두 지연기유니트중 하나는 전역통과 필터로 대체되므로 지연기 D는 Z^-2T로부터 다음과 같이 변화한다.

D=[Z^-T][(h+Z^-T)/(1+hZ^-T)]

이와 같은 지연기에 있어서 출력신호 y₂(n)은 입력신호 y₁(n)과의 관계에서 다음과 같이 주어진다.

y₂(n)=h★y₁(n-1)+y₁(n-2)-h★y₂(n-1)

상기의 식에서 비선형성의 도입을 위하여 기간 h는 도파관의 순간적인 압력의 함수로 계산되며, 그 값은 제1레일과 제2레일에서의 진행파성분의 합이다. 예를 들면, 지연기 y₁ ⁺(n)에로의 제1레일 신호입력은 제2레일 신호 y₁ ^-(n)에서 가산되어 테이블 색인에 이용되거나 h를 나타내기 위한 함수를 발생시키며 이는 다음과 같다 :

h=f[y₁ ⁺(n)+y₁ ^-(n))]

h의 함수로서 일차전역통과 지연기는 (1-h)/(1+h)식에 의해서 샘플링 비율에 비해 상대적으로 낮은 주파수에서 계산이 가능하다. h는 적은 양의 ε(잉여안정성)하에서 1-ε과 0 사이의 값을 취한다.

상기한 원리에 의해서 비선형 도파관 매체(클라리넷 구멍내의 공기 등과 같은)의 시뮬레이션이 가능하게 된다. 클라리넷 및 그외의 막기에 있어서, 본 발명에 따른 도파관에 의해서 모델화되는 구멍은 연주되는 음조의 피치를 변화시키기 위해 개폐되는 음조구멍을 포함하고 있다. 본 발명에 따른 도파관의 사용에 의하여 악기의 음조구멍에 상응하는 것을 제작하기 위하여 3-포오트 접속부가 종속도파관 부분 사이에 삽입될 수 있다. 한개의 포오트는 하나의 도파관부를 연결하며, 다른 포오트로 다른 도파관부를 연결하며 세번째 포오트는 연결되지 않기 때문에 구멍의 역할을 담당한다. 세번째 포오트로 들어오는 신호는 P₃ ⁺로 표시되며 이 신호값은 0이다. 세번째 포오트로부터 방출된 신호 즉, 방출입력은 P₃ ^-로 표시된다. 톤구멍 시뮬레이터의 3-포오트 구성은 제14도의 접속부(51)에 나타낸 제어변수(51)입력과 도파관(53-3)이 없는 상태의 제14도의 구성과 본질적으로 동일하다. 접속부(52)는 제4도의 접속부(26-i)와 같은 접속부의 하나로서 위치하고 있다. 이와 같은 구성에서 접속부 압력 P_J는 다음과 같다.

매끄러운 구멍에서는 Γ₁=Γ₂=Γ, γ₃=βΓ이며 이때 β는 톤 구멍의 단면적을 구멍의 단면적으로 나눈 값이다. 대체로 클라리넷의 β 값은 0.102이고 섹스폰의 β 값은 0.436이다. 따라서 :

따라서

α₁=α₂=2Γ/(2Γ+βΓ)=2/(2+β)α

α₃=2β/(2+β)=βα,

이때 변수는 단 한개이다.

따라서 톤 구멍 시뮬레이션은

요약 :

a=관내반경

b=구멍반경

α=1-폐구

P_J는 (1/R) 진폭감쇠를 수반하며 개구로부터 구형으로 방사된다.

리드 시뮬레이션

제23도의 그래프는 리드악기에 있어서 제16도의 테이블(59)내에 대표적으로 저장된 데이터를 나타내고 있다. 라인(54)상의 출력신호 R^-(n)은 다음과 같다 :

라인(56)을 통한 제어변수 입력은 P_m(n)/2이며, 라인(68)을 통한 테이블(59)에로의 입력은

여기서 R⁺(n)은 제16도의 라인(55)을 통한 신호샘플이다.

여기서 ℓ=1,2,3……

테이블(59)의 출력은 제23도에서 주어진 변수 k이다. 즉,

활-현 시뮬레이션

제24도의 그래프는 제18도의 테이블(70)(제16도 참조)의 계수테이블(59)에 대표적으로 저장된 데이터를 나타내고 있다. 라인(54)상의 출력신호

과 라인(49)상의

은 다음과 같다.

라인(56)을 통한 제어변수 입력은 활속도 V_b이며, 라인(68)을 통한 테이블(59) 입력은,

여기서

은 라인(55)을 통한 신호샘플이며

은 제 18도의 라인(50)을 통한 신호샘플이다. 테이블(59)에는 그래프로 나타냈을 때 제24도에 표현된 것과 같은 값들이 실려있다. 제24도의 곡선(93)은 최대값 1을 갖고 있으며, 다음에 좌우대칭적으로 그 값이 최소값 0으로 감소한다.

여기서 =1,2,3……

테이블(59)의 출력은 제24도에 주어진 바와 같이 반사계수 k이다. 즉,

k=k[(v⁺)]

압축테이블 변화

제16도의 g(x)=f(x)/x를 포함하는 압축테이블(59)은 양자화 오차가 적절하다는 점에 있어서 바람직하다. 그러나 다른 방법의 적용도 가능하다. 제16도의 전체 테이블 압축기(70)는 간단한 테이블로 교체가 가능하다. 그와 같은 실시예에서, 반올림 오차는 선형적이며 적절하지 못하다. 선형적 오차에서는 오차와 신호의 비율이 일정하게 유지되지 않는 경향이 있다. 따라서 작은 신호진폭에 있어서는그 오차에 의해서 의도된 동작이 방해를 받기 때문에 상당히 중요한 의미를 갖는다. 제16도의 테이블 압축기 실시예(70)와 전술한 단순한 테이블중의 어느한 테이블은 선형, 라그랑지, 이차내삽법 등과 같은 압축기술을 만족할만한 결과를 낳도록 사용하는 것이 가능하다. 선형내삽의 예에서 제23도의 곡선(92)은 일련의 직선선분으로 대체가 가능하며 그에 따라 테이블내에 보존되어야 하는 필요데이터 양을 감소시킬 수 있다. 또한, 제16도에서 테이블(59), 어드레스레지스터(58)와 데이터 레지스터(61)는 각기 프로세서(85)(제22도)로부터 인가되는 입력(94),(95)와 (96)을 갖는다.

프로세서(85)로부터 인가되는 입력은 데이터를 제어하거나 테이블(59)로부터 데이터를 접근시키는 역할을 한다. 일예로 리드합성에서 취구제어를 위해서 테이블내의 데이터에 대한 수정이 가능하다. 이와 유사하게 활-현 합성에서 조음(調音)제어가 가능하다. 일예로 어드레스레지스터(58)는 프로세서로부터 라인(95)에 의해서 공급되는 고차어드레스 비트(10)과 (11)을 구비하고 있다. 이와 같은 방법에 의해서 고차비트는 테이블(59)내에서 각기 다른 부테이블에 효과적으로 작용하는 스위치로 사용이 가능하다. 부테이블중의 이와 같은 스위칭은 취구와 조음수정을 위해서 사용되는 테이블 수정의 한 형태이다.

다수개의 도파관을 구비한 비선형 접속부-제18도

제18도에서는 제1도파관과 제2도파관 사이에 연결된 비선형 접속부에 대한 다른 실시예를 상세히 나타내고 있다. 비선형 접속부(78)는 제어변수레지스터(51')로부터 입력을 수신하며 라인(54)상의 도파관(76)에 입력을 제공함과 아울러 라인(55)상의 출력을 수신한다. 또한, 비선형접속부(78)는 라인(49)상의 도파관(77)에 출력을 공급하며, 라인(50)을 통하여 입력을 수신한다.

제18도에서 비선형접속부(78)는 라인(56)을 통하여 제어변수레지스터(51')로부터 하나의 입력제어변수를 수신하는 감산기(57)를 포함하고 있다. 감산기(57)의 다른 입력은 가산기(80)로부터 교대로 출력을 수신하는 차(差)레지스터로 공급된다. 가산기(80)는 도파관(76)으로부터 라인(55)을 통하여 입력을 가산함과 아울러 도파관(77)로부터 라인(50)을 통하여 입력을 가산한다.

라인(57)을 통해 감산기(57)로부터 공급되는 출력은 테이블압축기(70)로 입력된다. 제12도의 테이블압축기(70)는 제10도의 테이블압축기(70)와 유사하며 라인(69)을 통하여 출력을 제공한다. 라인(69)상의 출력은 하나의 입력신호를 가산기(81), (82) 각각에 제공한다. 가산기(81)는 다른 입력신호와 마찬가지로 라인(54)를 통하여 제1도파관에 입력신호를 공급하기 위하여 도파관(77)으로부터 라인(50)을 통하여 입력신호를 수신한다. 제2가산기(82)는 라인(69)를 통하여 테이블압축기 신호를 수신하며, 그 신호를 라인(55)을 통하여 제1도파관(76)으로부터 공급되는 입력과 합산한다. 가산기(82)로부터 나오는 출력은 라인(49)을 통하여 제2도파관(77)에 입력된다.

제18도에서 도파관(76)은 상단레일 지연기(65-1)와 바닥레일 지연기(66-1) 및 터미네이터(67-1)를 포함하고 있다.

제2도파관(77) 역시 상단레일 지연기(65-2)와 바닥레일 지연기(66-2) 및 터미네이터(67-2)를 포함하고 있다.

장현부분의 길이가 약 1피이트이고 단현부분의 길이가 1/5피이트인 바이올린의 경우, 제18도의 도파관은 다음과 같다. 터미네이터(67-1)는 단지 지연기(65-1)로부터 지연기(66-1)로 가는 제1레일 값의 신호를 변화시키기는 변환기이다. 예를 들면, 신호변화는 디지탈연산에서 2진보수 동작이다. 지연기(65-1)과 (66-1)의 각각은 50KHz 주파수에서의 샘플의 경우 그 길이가 약 50개의 샘플과 동일하다. 도파관(77)내의 터미네이터(67-2)는 50KHz의 샘플링 비율에서 대체로 10개 샘플의 지연기이다. 터미네이터(67-2)는 단극성 저역필터로 될 수 있다. 혹은 터미네이터는 현(弦)상의 1순회동안 모든 감쇠원과 산란원에 종속접속되어 경험적으로 측정된 브리지 반사율을 갖는 필터가 될 수 있다.

잔향기-제19도

한개의 무손실 잔향기는 제19도에 나타난 바와 같이 도파관(30)에서 잔향감쇠 시간을 바라는 값으로 설정시키기 위해 하나 또는 그 이상의 간단한 손실인자(대체로 1-2^-n의 형태)에 의해서 증가된다. 잔향이 60dB로 감소하는 시간 T_60'은 임의적이다. 이와 같이 구조상 잔향시간의 감결합(減結合)을 취하더라도 본 발명의 일반적인 사항에는 무관하다.

회로망에서 약간의 도파관(30)은 특별한 초기반사를 발생시키도록 결정되는 반면, 그외의 도파관은 말기잔향시에 바람직한 조직에 제공되도록 선택된다. 말기잔향의 최적기준은 지수적으로 감쇠하는 화이트노이즈(white noise)와 같이 보이도록 임펄스 응답의 균일화를 극대화시키는 것이다.

본 발명에 따른 도파관 회로망은 모든 신호통로가 모든 다른 신호통로 주위에서 피이드백지선으로 나타나도록 한다. 이와 같은 연결성의 확대에 의해서 조밀한 말기잔향의 개발이 용이해진다. 또한, 도파관 회로망의 에너지 보존성을 잔향감소 프로파일을 변조시키지 않는 방식에서 잔향기를 민감하게 변화시킴으로서 말기잔향에서 불측의 패턴을 방지하는 시변경우에 유지가 가능하게 된다. 마지막으로, 신호에너지의 명시적 보존에 의해 용이한 방법으로 제한사이클과 초과발진의 완전한 억제가 가능하다.

제19도에는 도파관(30-1), (30-2), …(30-5)로 구성된 다섯개의 도파관(지선)을 포함하는 한개의 전형적인 도파관 잔향기가 나타나 있다. 도파관(30)은 접속부(31)과 (32)에 연결되어 있다. 도파관(30-1) 내지(30-5)는 제1레일 입력(33-1) 내지 (35-5)를 각각 구비하며, 제1레일 출력(35-1) 내지 (35-5)를 각각 구비하며, 제2레일 입력(36-1) 내지 (36-5)를 각각 구비하며, 제2레일 출력(34-1) 내지 (34-5)를 각각 구비하고 있다. i값이 1 내지 5인 제1레일 출력신호는 i는 1 내지 5인 출력신호 α₁P_i ⁺신호를 포함한다. 출력 35-i는 각기 가산점(31)에 연결된다. 가산점(31)은 접속부 압력신호 P_i의 형성을 위한 모든 α₁P_i ⁺신호를 합산하는 가산기이다. P_I신호는 각각의 제2레일 입력(36-1) 내지 (36-5)에 공통접속된다. 단자(20)에서의 P_I신호는 대체로 제19도의 잔향기로부터 출력을 공급하도록 사용된다. 제19도에서 입력(18)은 대체로 도파관(30-5)과 같은 도파관(30)의 한개 이상과 연결된다.

제19도에서 도파관(30-1) 내지 (30-5)는 i=1 내지 5일때 제2레일 출력(34-i)를 제공한다. 출력(34-i)은 입력으로서 교대로 가산점(32)을 연결하는 신호 α₁R_i ⁺를 제공한다. 가산점(32)은 모든 신호 α₁R_i ⁺를 가산하여 단자(19)에서 노우드신호(R_I)를 형성한다. 부가적으로 가산점(32)으로부터 공급된 신호는 제1레일 입력(33-1)내지 (33-5)에 공통접속된다.

잔향기 도파관-제20도 및 제21도

제20도는 제19도에 나타낸 도파관(30)에 대해서 상세하게 나타내고 있다. 제19도의 각 도파관(30)은 전형적으로 R 접속부(37), 무손실 도파관(38), 손실유니트(39) 및 P 접속부(40) 등을 포함하고 있다.

제21도는 제20도의 대표적 도파관을 상세하게 나타낸 블럭도이다. R 접속부(37)는 감산기(41)와 승산기(41)를 포함하고 있다. 감산기(41)는 라인(43)을 통하여 R_i ^-신호를 제공하기 위하여 R 로부터 R_i ⁺를 감한다. 승산기(42)는 출력단자(34-i)에서 α₁R_i ⁺신호를 제공하기 위하여 이득이나 (α)에 R_i ⁺를 승산한다.

무손실도파관(38)은 무손실 지연기(45)와 (46)을 포함하고 있다. 지연기(45)는 지연기, N에 의해서 지연시키게 된다. 라인(43)을 통하여 R_i ^-(t)인 신호가 지연기에 입력됨에 따라 라인(47)상의 지연된 출력신호는 R_i ^-(t-N)이 된다. 이와 유사하게 지연기(46)는 정의된 바에 의해서, P_i ^-(t-N)과 동일한 라인(44)상의 지연된 신호를 형성하기 위하여 N에 의해서 입력신호 P_i(t)를 지연시키며, P_i ^-(t-N)은 R_i ⁺(t)신호와 일치한다.

제21도의 특별한 실시예에서 손실유니트(39)는 승산기(24)를 포함하고 있다. 승산기(24)는 라인(47)을 통하여 수신되는 신호와 ε을 곱하여 출력측에서 εR_i ^-(t-N)과 동일한 P_i ⁺(t)를 제공한다. 승산기(24) 형태의 손실회로가 라인(47)내에 삽입되어 있지만, 손실회로는 라인(43), (44), (47) 또는 (48)의 한곳 또는 그 이상에 위치시킬 수 있다.

제21도에서 P접속부(40)는 대체로 감산기(21)와 승산기(22)를 포함하고 있다. 감산기(21)는 P_i ⁺신호를 수신함과 아울러 O_i ^-신호를 산출하기 위하여 접속부 압력신호 P_i ⁺를 감산한다. 승산기(22)는 P_i ⁺와 α_i를 곱하여 α_iP_i ⁺신호를 형성시킨다.

상기의 사항을 요약하면, 제19도 내지 제21도의 잔향기는 임의의 회로망을 구성하기 위하여 상호연결된 (30-1) 내지 (30-5)의 도파관으로 구성되어 있다. (30-1) 내지 (30-5)의 도파관은 "지선"으로도 지칭되며 그 교접(31)과 (32)는 "접속부" 또는 "노우드"로 지칭된다.

반사는 교차도파관의 어드미턴스(Γ_i) 사이의 부정합에 의해서 발생된다. 어드미턴스는 특성임피던스(Z_i)의 역이다. 도파관의 모든 어드미턴스를 동일하게 설정하는 것은 도파관 지연기(N_i)가 상이한 이상가능하다. 동일한 특성임피턴스란 신호가 도파관의 접속부로 수신될 때 모든 출력 도파관으로 동일하게 분할됨을 의미한다. 제19도의 잔향기에 있어서 동일한 특성어드미턴스는 모든 i에 대해서 α_i=2/5의 결과를 낳는다. 다수의 지선을 위한 전력 Z를 선택하는 것은 α_i가 전력 Z임을 의미하는 동시에 이진법에서 시프트조작수단에 의해서 설정 가능함을 의미한다.

적은 어드미턴스를 갖는 도파관이 상당히 높은 어드미턴스의 도파관과 연결된다면 압력파는 부분적으로 반전 신호로 반사된다. 그 범위에 있어서 : 압력파는 그파가 진행하는곳의 어드미턴스 보다 무한히 큰 어드미턴스를 만나면 반전신호로 완전히 반사된다.

압력파는 그 파가 진행하는 곳의 어드미턴스보다 무한히 적은 어드미턴스를 만나면 신호반전이 없이 반사된다; 입력파는 "정합임피던스"의 경우 즉, 그 파가 진행하는 곳의 어드미턴스와 동일한 어드미턴스를 만나면 전혀 반사되지 않는다(완전전송).

시변 잔향

도파관 어드미턴스의 진폭변조 효과는 원래 값으로부터 어드미턴스를 변화시키는 것이다. 회로망에서 손실이 발생하지 않게 하기 위해서 입력산란계수 [(2)식의 α_i]의 합은 2라야만 된다. Γ_i가 시변지선 어드미턴스라고 하면 (2)식으로부터

그리고

모든 시간에 있어서, 목표는 복잡한 도파관 신호망에서 일부의 도파관 어드미턴스값 Γ_i(t)에 대하여 α_i(t)를 아래와 같이 변화시키는 것이다.

그리고

제19도에 나타낸 2-접속부 회로망이 가장 용이한 케이스이다. 이와 같은 경우에 α_i(t)는 두 접속부에서 동일한 값을 갖는다.

두 접속부 경우의 시변 잔향기술의 하나는 Γ_i를 아래와 같이 변화시키는 것이다.

c=상수, 따라서

α_i(t)=2Γ_i(t)/c 그리고

따라서

α_i(t)=2Γ_i(t)/c 그리고

상기 식은 회로망의 무손실을 위해 필요하다. 특별한 케이스로서 짝쌍을 이룰 때는 Γ+Γ_j=c_j이다. 시변케이스에서 다른 방법은 각 접속부에서 하나의 "무반사포오트"(RFP)를 제공하는 것이다. 그와 같은 포오트는 도파관의 어드미턴스(RFP에 연결된)가 다른 모든 도파관이 만나는 접속부의 어드미턴스의 합과 일치할 때 발생된다. 이와 같은 설정에 있어서, RFP의 도파관은 그 도파관은 "특별한" 도파관으로 지칭된다. 모든 도파관은 두 접속부를 정확히 연결해야 하므로 특별한 도파관은 두개의 다른 접속부에서 동시에 RFP를 제공한다. (특별한 도파관은 어느 접속부에서 다름 접속부에 제한을 가하는 자기루우프와 같이 유용한 것이 아니다)

어드미턴스 1의 특별한 도파관에 의한 무반사 포오트에서 나머지 도파관 어드미턴스의 총합은 1이다. 무반사 포오트와 연결된 도파관은 시불변이므로 모든 시변 어드미턴스의 합은 1이 될 것이다.

RFP를 사용한 시변잔향을 위한 간단한 방법은 시변 어드미턴스를 둘씩 나누어서 그들의 어드미턴스 합이 짝상태에서 1이 되도록 하는 것이다. 상기의 쌍짓기는 간편한 바, 그 이유는 한쌍은 정열가능하면서 상호 구속된 도파관의 가장 적은 수이기 때문이다. 두개 이상의 노우드(접속부)일때 시변접속부의 간단한 보수쌍짓기는 어렵게 된다.

악기-제22도

제22도에는 본 발명에 따른 도파관 유니트를 사용한 대표적인 악기 즉, 신호프로세서가 나타나 있다. 제22도에서 특수용이나 일반적인 컴퓨터 등과 같은 프로세서(85)는 제작되는 소리를 표현하는 디지탈시그널이나 합성기의 제어변수를 발생시킨다. 전형적으로 프로세서(85)는 메모리(86) 등과 같은 RAM(random access memory)에 어드레스를 제공한다. 메모리(86)는 어드레스됨과 아울러 발생될 소리나 제어변수를 표현하는 디지탈 출력을 제공한다. 대표적인 샘플링 속도 T_s(통상 50KHz 정도)에서 메모리(86)의 디지탈샘플은 도파관유니트(87)에 연결된다. 도파관유니트(87)는 본 발명에 의거하여 디지탈 신호를 처리하여 디지탈-아나로그(D/A) 변환기(88) 측으로 출력한다. 변환기(88)는 교대로 스피커(90)와 연결되어 의도하는 바의 소리를 제작하도록 하는 필터를 통하여 아날로그 출력신호를 공급한다.

제22도의 신호프로세서가 리드악기일 경우 도파관유니트(87)에는 제15, 16, 17도의 구성이 대표적으로 사용된다. 제15도에서 제어변수(51)는 프로세서(85)와 제22도상의 메모리(86)로부터 도출된다. 클라리넷용의 제 15, 16, 17도의 구성에서는 제17도의 터미네이터(67)를 위한 단순변환기(-1)를 구비한 도파관 구성을 사용하고 있다. 섹스폰의 경우 제4도에서와 마찬가지로 도파관(53)은 더욱 복잡하다.

제22도의 신호프로세서가 현악기인 경우, 제22도의 도파관유니트(87)는 전형적으로 제18도의 구성을 사용한다. 제18도에서 레지스터(51')에로의 제어변수 입력은 제22도의 메모리(86)로부터 유입된다. 제18도의 도파관 유니트로부터의 출력은 예를 들면 도파관(76)의 단자(54)와 (55) 또는, 도파관(77)의 단자(49)와 (50) 등의 많은 수의 각기 다른 지정들로부터 제공된다. 하나의 대표적 출력 동작에 있어서 가산기(71)는 단자(20)에서 제22도의 D/A 변환기에 입력을 제공하기 위해서 단자(49)와 (50)에서 나타나는 신호를 가산한다. 가산기(71)에서 신호의 총합은 악기상의 활이 위치하는 지점에서의 현속도에 대응한다. 리드와 그외의 악기가 사용되는 경우에는 제16도의 레지스터(51')에로의 제어변수 입력이 합산된 화이트 노이즈(white noise)를 도입하는 것이 유용하다. 덧붙여 말하면, 트레몰로와 다른 음악적 효과를 제어변수로 도입하게 되면 출력되는 음질을 향상시킬 수 있다.

제22도의 도파관유니트(87)가 디지탈 잔향기일때 제19도의 도파관은 대체로 표 2의 파라미터를 취한다.

표 1

Claims

디지탈 도파관으로 형성된 다수의 분기와 도파관에 상호연결된 다수의 접속부를 포함하는 분기 회로망으로 구성되고, 각각의 도파관은, 신호를 반대방향으로 전송하기 위해 서로 평행하게 배치됨과 아울러, 제1단부 및 제2단부를 구비한 두개의 디지탈 지연선을 포함하며, 상기 제1단부는 제1지연선으로 들어가는 입력과 제2지연선에서 나오는 출력을 구비하고, 상기 제2단부는 제2지연선으로 들어가는 입력과 상기 제1지연선에서 나오는 출력을 구비하며, 각 도파관은 접속부에 연결된 단부중 적어도 하나를 구비하며, 접속부중 적어도 하나는 이것에 연결된 적어도 세개의 도파관 단부를 구비하고, 특수 도파관 단부로부터 각각의 접속부에 도달한 신호는 접속부에 연결된 도파관 단부에 하나걸러 전송되고 상기 특수 도파관 단부에 부분적으로 다시 반향되며, 회로망내에서 전송한 신호에 손실을 도입하는 수단과, 회로망으로 반향될 오디오입력신호를 제공하는 입력수단과, 회로망에서 나온 적어도 하나의 반향출력신호를 제공하는 출력수단으로 구성됨을 특징으로 하는 디지탈 잔향 시스템.
제1항에 있어서, 입력수단은 접속부에 연결된 일 단부를 구비한 디지탈 도파관으로 구성되고, 입력신호는 상기 도파관의 나머지 일 단부에서 도입됨을 특징으로 하는 디지탈 잔향 시스템.
제2항에 있어서, 출력수단은 회로망의 접속부에 연결된 일단부를 구비한 디지탈 도파관으로 구성되고 출력신호는 상기 도파관의 나머지 일 단부에서 달성됨을 특징으로 하는 디지탈 잔향 시스템.
제1항에 있어서, 각각의 접속부는 승산기와 가산기로 구성됨을 특징으로 하는 디지탈 잔향 시스템.
제4항에 있어서, 상기 승산기의 증배계수는 시간에 따라 변하고, 시간을 달성함으로써 잔향특성이 다양해짐을 특징으로 하는 디지탈 잔향 시스템.
제1항에 있어서, 손실도입수단은 임의의 잔향시간을 제공하도록 배열됨을 특징으로 하는 디지탈 잔향 시스템.
제6항에 있어서, 상기 손실도입수단은 회로망내에서 전송된 적어도 하나의 신호에 1-2^-n(여기서, n은 양수)의 손실을 도입함을 특징으로 하는 디지탈 잔향 시스템.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 접속부는 특성을 다양화시키는 시간을 구비함으로 인해, 시간함수로서 접속부에 연결된 도파관 단부의 상대적인 전송 및 반향을 다양하게 함을 특징으로 하는 디지탈 잔향 시스템.
제1항에 있어서, 각각의 접속부는, 각 도파관 단부 입력이 접속부에 연결된 채 접속부에 연결된 각 도파관 단부 출력을 상호 연결하도록 배열된 승산기 및 가산기로 구성됨으로써, 각 도파관 단부에서 나온 신호를 특별 계수로 승산하고, 하나 걸려서 도파관 단부에서 나온 승산된 신호로 상기 신호를 합산하여 접속부에 연결된 각 도파관 단부입력에 바람직한 신호를 제공함을 특징으로 하는 디지탈 잔향 시스템.
제1항에 있어서, 각각의 접속부는, 소정의 도파관 단부에서 나온 신호가 접속부에 연결된 전체 도파관 단부의 입력과 동일한 비율로 통과하도록 배열됨을 특징으로 하는 디지탈 잔향 시스템.
제1항에 있어서, 제1, 제2 접속부 및 상이한 지연부를 구비한 적어도 세개의 평행한 도파관을 포함하고, 상기 각각의 도파관은 제1접속부에 연결된 제1단부와, 제2접속부에 연결된 제2단부를 구비함을 특징으로 하는 디지탈 잔향 시스템.
제1항에 있어서, 특정도파관내의 지연선은 실제로 서로 동등한 지연을 제공함을 특징으로 하는 디지탈 잔향 시스템.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 도파관은 (1) 제1지연선내의 제1지연요소와, (2) 제2지연선내의 제2지연 요소와, (3) 적어도 하나의 지연선내에서 전송된 신호에 손실을 도입하는 수단과, (4) 제1지연요소에 신호를 제공하기 위해, 제2지연요소의 단부후방의 제2지연선상의 신호에 제1단부입력의 신호를 합산하기 위한 제1가산기 수단과, (5) 제2지연요소에 신호를 제공하기 위해, 제1지연요소후방의 제1지연선상의 신호에 제2단부입력의 신호를 합산하기 위한 제2가산기수단과, (6) 제1지연요소후방의 제1지연선상에서 신호 Pi⁺인자 αiRi⁺(여기서, α는 시간조정된 이득 인자)를 승산하기 위한 제1지연선 승산기 수단 등으로 구성되고, 여기서 제1접속부는 지연선에서 나온 신호를 수신하며, 총합 P_I(
)을 형성하며, 신호 P_I을 접속부에 연결된 각각의 도파관 입력에 제공하며 여기서, 제2접속부는 지연선에서 나온 신호를 수신하여 총합 R_I(
)을 형성하며 신호 R_I을 접속부에 연결된 각각의 도파관 입력에 제공됨을 특징으로 하는 디지탈 잔향 시스템.
제1항에 있어서, 상기 회로망은 제1 및 제2접속부 사이에서 평행하게 연결된 다수 i(i>2)개의 도파관을 포함함으로써, 각 도파관의 제1단부는 제1접속부에 연결되고, 그 제2단부는 제2접속부에 연결되며, 상기 도파관은 제1단부출력신호 Pi⁺와 제2단부출력신호 Ri⁺을 형성하고, 제1접속부는 제1단부의 합산신호 P_I를 형성하기 위해 제1단부 출력신호 Pi⁺을 합산하는 수단과 상기 제1단부의 합산신호를 그 출력을 하여 상기 각 도파관의 상기 제1단부에 연결하는 수단을 포함하며, 상기 제2접속부는 합산된 제2단부 출력신호 R_I을 형성하기 위해 상기 제2단부 출력신호 Ri⁺을 합산하는 수단과 상기 제2단부의 합산신호를 그 출력으로 하여 상기 각 도파관의 상기 제2단부에 연결하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 디지탈 잔향 시스템.
제1항에 있어서, 각각의 도파관은 특성 임피던스를 구비하고 있고, 접속부에 연결된 도파관의 특성 임피던스 총합의 합계는 상수임을 특징으로 하는 디지탈 잔향 시스템.
(1) 음조발생을 창출한 후 조절하기 위한 제어신호를 제공하는 수단으로 구성되고, (2) 파형신호를 전송하기 위한 파형전송수단으로 구성되며, 상기 파형전송수단은 입력부 및 출력부, 입력부에서 나온 신호를 수신하는 제1신호경로, 출력부에 신호를 제공하는 제2신호경로 등을 포함하고 상기 제1신호경로는 상기 제2신호경와 결합되며, (3) 신호를 지연하기 위해 적어도 하나의 신호경로내에 지연수단을 구비하고, (4) 제어신호를 수신하는 제1입력부와, 상기 파형전송수단의 출력신호를 수신하는 제2입력부와, 적어도 제어신호값 및 파형전송수단에서 제공하는 출력부 등을 구비한 접속수단으로 구성되어, 결과적으로 파형 전송수단내에서 음조신호를 전송하며, 상기 파형전송수단과 접속수단의 전송 특성으로 인해 음조신호의 피치가 결정되고, (5) 상기 파형전송수단과 접속수단 중 적어도 하나에서 음조신호를 추출하는 음조신호 추출수단으로 구성됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제16항에 있어서, 제1신호경로에서 제2신호경로로 신호들을 적어도 부분적으로 결합하는 결합수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제17에 있어서, 상기 결합수단은 제1신호경로에서 제2신호경로로 전체 신호미만을 결합함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제17에 있어서, 상기 결합수단은 저역통과 필터를 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제17에 있어서, 상기 결합수단은 반전신호용 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제20항에 있어서, 상기 결합수단은 통과 신호를 필터링시키기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제17에 있어서, 상기 결합수단은 통과신호의 이득을 조절하기 위한 이득 제어수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제22항에 있어서, 상기 이득 제어수단은 사전선택된 음색에 따라 이득을 조절함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제17에 있어서, 상기 결합수단은 통과신호의 이득을 반전시킴과 아울러 조절하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제16항에 있어서, 상기 접속수단은 반전특성에 따라 제2경로에서 나온 신호를 반전하기 위한 반전수단과, 제어신호값에 따라 반전특성을 선택하기 위한 스위칭 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제16항에 있어서, 상기 접속수단은 제2경로신호를 수신하여 이것을 비선형 특성에 따라 제1경로에 제공된 신호로 반전시키는 비선형 반전 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제26항에 있어서, 상기 비선형 반전 수단은 비선형 특성의 대표값을 저장하는 테이블 수단과, 제어신호값 및 제2경로 신호값에 따라 테이블 수단을 어드레싱하기 위한 어드레싱수단을 포함하고, 상기 테이블 수단의 출력부는 상기 접속수단의 출력을 발생시키는데 이용됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제27항에 있어서, 상기 어드레싱수단은 제어신호 및 제2경로에서 나온 신호를 수신하고, 신호 차(差)에 따라 테이블 수단에 어드레싱함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제27항에 있어서, 상기 테이블 수단은 압축 데이타를 저장하고, 접속수단의 출력부를 제공하기 위해 테이블수단으로부터 판독된 압축 데이타를 변형시키는 변형수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제29항에 있어서, 상기 테이블수단은 예정된 비트수의 데이타를 저장하고, 상기 변형수단은 예정된 비트수보다 더 큰 비트수의 연장 데이타를 제공하기 위해 테이블수단의 출력부상에서 작동하는 수단이 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
(1) 음조 발생을 창출한 후 조절하기 위한 제어신호를 제공하는 수단으로 구성되고, (2) 파형신호를 전송하기 위한 파형전송수단으로 구성되며, 상기 파형전송수단은 입력부 및 출력부, 입력신호를 수신하는 제1신호경로와 출력부에 신호를 제공하는 제2신호경로 등을 포함하고, 상기 제1신호경로는 상기 제2신호경로와 결합되며, (3) 신호를 지연하기 위해 적어도 하나의 신호경로내에 지연수단을 구비하고, (4) 제1경로에서 제2경로로 신호들을 적어도 부분적으로 결합하는 결합수단으로 구성되고 상기 결합수단은 직류신호를 블록킹하기 위한 수단을 포함하며, (5) 제어신호를 수신하는 제1입력부와, 상기 제2경로신호를 수신하는 제2입력부와, 적어도 제어신호값 및 제2경로로부터 수신된 신호값의 함수신호를 제1경로에 제공하는 출력부 등을 구비한 접속수단으로 구성되어 결과적으로 파형전송수단내에서 음조신호를 전송하며, 상기 파형전송수단과 접속수단의 전송특성으로 인해 음조신호의 피치가 결정되고, (6) 상기 파형 전송수단과 접속수단 중 적어도 하나에서 음조신호를 추출하는 음조신호 추출수단으로 구성됨을 특징으로 하는 음조발생 시스템.
제어신호값이 실제로 발생음조의 피치와는 무관한 제어신호를 제공하는 수단으로 구성되고, 제어신호를 수신함과 아울러 파형 전송을 전기적으로 시뮬레이팅하는 파형 전송수단으로 구성되고 상기 파형전송은 고유악기내에서 발생함으로써 제어신호에 반응하여 파형전송 수단내에서 적어도 하나의 파형신호를 창출하고 상기 파형신호는 제어신호와 상호작용하여 지속되고, 파형전송수단으로부터 음조신호를 추출하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제32항에 있어서, 고유악기는 관악기이고 제어신호는 구강압력을 나타내며, 이때 파형전송수단은 제어 신호를 수신한 마우스피스를 나타내는 제1단부와 개방단부를 나타내는 제2단부를 포함하며, 파형신호는 제어신호에 반응하여 제1단부의 제2단부 사이의 파형전송수단내에서 발생되어 전송됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제32항에 있어서, 파형전송수단은 또한 음조신호의 피치를 변경시키기 위해 파형전송수단내에서 파형전송특성을 변경시키는 피치 제어 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제34항에 있어서, 파형전송수단은 복수 파형전송 경로로 된 회로망을 포함하고, 피치제어수단은 회로망의 상이한 부분의 전송특성을 변경시키는 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제33항에 있어서, 파형전송수단은 마우스피스에서 개방단부로 갈수록 그 직경이 증가하는 보어를 갖춘 관악기의 파형전송특성을 시뮬레이팅하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제33항에 있어서, 고유악기는 리드악기임을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제37항에 있어서, 고유악기는 클라리넷임을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제37항에 있어서, 고유악기는 섹소폰임을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제32항에 있어서, 고유악기는 현악기이며, 파형전송수단은 파형신호를 전송하기 위한 제1 및 제2파형전송부와, 상기 제1 및 제2파형전송부와 상호 연결됨과 아울러 제어신호를 수신하는 접속수단 등을 포함하고, 이때 파형신호는 제1 및 제2파형전송부에 창출됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
(1) 제어신호를 제공하는 제어수단으로 구성되고, (2) 적어도 제1 및 제2파형전송수단으로 구성되고 상기 각각의 제1, 제2파형전송수단은 입력부와 출력부와, 입력부의 신호를 수신하는 제1신호경로와 출력부에 신호를 제공하는 제2신호경로를 포함하며, (3) 제1경로에서 제2경로로 신호를 결합하는 결합수단과 (4) 전송신호를 진연시키기 위해 적어도 하나의 신호경로내의 지연수단으로 구성되고, (5) 제어신호를 수신하는 제1입력부를 구비한 접속수단으로 구성되고, 접속수단의 각각의 복수 제2입력부는 파형전송수단의 출력부에 연결되고, 접속수단의 각각의 복수 출력부는 파형전송수단의 입력부에 연결되며 접속수단은 제어신호 값 및 파형전송 수단의 출력 값의 함수값을 갖는 출력을 공급하고 상기 제어신호로 인해 주기신호가 발생되고 상기 제어신호는 파형전송수단내에서 전송되며, (6) 접속수단과 파형전송수단 중 적어도 그 하나로부터 음조신호를 추출하는 음조추출수단으로 구성됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제41항에 있어서, 접속수단은 파형전송수단의 출력부로부터 신호를 가산하는 가산수단을 포함함으로써 가산신호를 공급하고, 제어신호 및 가산신호의 함수값을 갖는 출력을 공급함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제42항에 있어서, 접속수단은 제어신호에서 가산신호를 감산하는 감산수단을 포함함으로써 감산신호를 얻고, 감산신호의 함수값을 갖는 출력을 공급함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제43항에 있어서, 접속수단은 또한 감산신호에 반응하여 예정 테이블에 출력을 공급하는 테이블 수단을 포함하고, 테이블 출력의 함수값을 갖는 출력을 공급함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제44항에 있어서, 접속수단은 파형전송수단의 출력부를 각각 구비한 복수출력 가산수단을 포함하고, 각각의 가산수단은 각각의 출력가산수단의 출력부가 연결되는 파형전송수단 이외의 적어도 하나의 파형전송수단의 출력부를 갖춘 테이블에 출력을 가산하며, 출력가산수단의 출력부는 접속수단의 출력부를 형성함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제41항에 있어서, 결합수단은 제1신호경로에서 제2신호경로로 신호를 반전시키는 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제41항에 있어서, 결합수단은 통과한 신호를 저역통과 필터링하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제41항에 있어서, 결합수단은 통과신호에 손실을 도입하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제41항에 있어서, 2가지의 파형전송수단이 존재함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제49항에 있어서, 각각의 파형전송수단은 예정된 양의 지연을 제공함으로써 음조신호내에서 바람직한 주파수 대역을 공급함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제41항에 있어, 시스템은 활로 켜는 현악기를 시뮬레이트하고 제어신호는 활의 속도를 나타냄을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제51항에 있어서, 시스템은 활의 속도를 나타내기 위해 시간에 따라 변하는 제어신호를 공급하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
(1) 제어신호를 공급하는 제어수단과, 적어도 제1, 제2파형전송수단과, 결합수단과, 지연수단과, 접속수단과 음조추출수단 등으로 구성되고, 상기 각각의 제1, 제2파형전송수단은 입력부 및 출력부와, 입력부로부터 신호를 수신하는 제1신호경로와 출력부에 신호를 공급하는 제2신호경로를 포함하며, 상기 결합수단은 제1경로에서 제2경로로 신호를 결합하고, 상기 지연수단은 적어도 하나의 신호경로내에서 전송신호를 지연시키며, 상기 접속수단은 제어신호를 수신하는 제1입력부와, 파형전송수단의 출력부에 연결된 제2입력부와 파형전송수단의 입력부에 연결된 출력부를 구비하고 제어신호 값의 함수값을 갖는 출력신호와 파형전송수단의 출력신호를 공급하며, 상기 제어신호로 인해 주기신호가 발생되어 파형전송수단내에서 전송되며, 상기 음조추출수단은 상기 접속수단과 상기 파형전송수단 중 그 하나에서 음조신호를 추출함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제53항에 있어서, 접속수단은 접속수단의 출력부에 동작결과를 제공하기 위해 제어신호의 함수로서의 신호를 제2입력부에서 프로세싱하기 위한 동작수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제54항에 있어서, 동작수단은 가산신호를 제공하기 위해 제1 및 제2파형전송수단의 출력부에 나온 신호를 가산하는 가산수단을 포함하며, 접속수단은 제어신호와 가산신호의 함수값을 지닌 적어도 하나의 출력신호를 공급함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제55항에 있어서, 동작수단은 감산신호를 얻기 위해 제어신호에서 가산신호를 감산하는 감산수단을 포함하고 접속수단은 감산신호의 함수값을 지닌 적어도 하나의 출력신호를 공급함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
음조발생을 일으킨 후 조절하기 위해 제어신호를 공급하는 제어수단과, 복수의 파형전송부와, 제1접속부와, 적어도 하나의 추가접속부와, 제1신호경로에서 제2파형전송부의 제2신호경로로 신호를 적어도 일부결합하기 위해 제2파형전송부의 제2단부에 연결된 수단과, 제어신호에 반응하여 파형전송부내에서 창출되고 전송되는 음조신호를 공급하기 위해 종속파형전송부와 접속조합내의 적어도 한 지점에서 신호를 추출하는 수단 등으로 구성되고, 상기 복수의 파형전송부의 직각은 제1단부 및 제2단부와 제1단부에서 제2단부로 신호를 전송하는 제1신호경로와 제2단부에서 제1단부로 신호를 전송하는 제2신호경로를 구비하며 각각의 파형전송부는 적어도 하나의 신호경로내에 적어도 하나의 지연요소를 포함하고, 상기 제1접속부는 제1파형전송부의 제1단부에 연결되어 적어도 제2신호경로에서 나온 신호와 제어신호를 수신하고 수신된 신호의 함수 신호 제1경로에 공급하며, 상기 적어도 하나의 추가 접속부 각각은 제1파형전송부의 제1단부와 제2파형전송부의 제2단부에 연결됨으로써 파형전송부와 종속방식으로 상호 연결되며 연결된 파형전송부로부터 신호를 수신하여 제1파형전송부에서 제2파형전송부로 신호를 일부 전송하고 신호가 수신된 파형전송부로 다시 신호를 반향시키며, 신호추출수단의 경우에 있어서 파형전송부와 접속조합의 전송특성으로 인해 음조신호의 피치가 결정됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제57항에 있어서, 음조신호의 피치를 조절하기 위해 적어도 하나의 추가접속부의 전송 및 반향특성을 제어하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제57항에 있어서, 적어도 하나의 추가 접속부는 일 도파관의 단부에 연결된 제1포트와 또다른 도파관의 단부에 연결된 제2포트 및 제3포트를 구비한 적어도 세개의 포트를 포함하며, 세개의 포트 중에 적어도 두개의 포트는 각각 접속부로 들어가는 입력경로와 접속부에서 나오는 출력경로를 구비하고 어떤 특정포트의 입력경로에서 수신된 신호는 부분적으로 나머지 포트의 출력경로로 전송되고 특정포트의 출력경로로 부분적으로 반향됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
음조발생을 일으킨 후 조절하기 위한 제어신호를 발생시키는 제어신호 발생수단과, 신호프로세싱 장치와, 제어수단과, 출력수단으로 구성되고, 상기 신호프로세싱 장치는 상기 음조신호를 전도시키는 파형전송수단과 음조신호를 프로세싱하는 반전수단을 포함하며, 한 방향의 제1레일과 그 반대 방향의 제2레일과 적어도 두개의 상기 레일에 연결된 선택적으로 상호 연결가능한 복수의 지연수단을 포함하고, 상기 반전수단은 상기 제어신호의 기초위에서 반전특성을 결정하며, 상기 반전특성에 따라 상기 파형전송수단으로부터 전송된 상기 신호를 반전시키고 반전된 신호를 파형전송수단에 전송하며, 상기 제어수단은 음조의 피치를 결정하기 위해 상기 음조의 선택된 음조피치에 반응하여 상기 지연요소의 상호연결을 제어하고, 상기 출력수단은 합성된 음조신호를 신호 프로세싱 장치로부터 추출함을 특징으로 하는 음조합성 전자악기.
음조발생을 일으킨 후 조절하기 위한 제어신호를 발생시키는 제어수단으로 구성되고, 제어신호에 반응하여 파형신호를 초기에 발생시킨 후 발생된 파형신호와 제어신호를 상호작용시킴으로써 파형신호를 유지시키는 파형전송수단으로 구성되고 상기 파형전송수단은 신호경로를 포함하고 그곳을 통해 전송되는 신호를 지연시키는 수단을 포함하고, 파형전송수단에서 나온 출력 음조신호인 적어도 하나의 파형신호를 공급하는 수단으로 구성되고 출력음조신호의 피치는 파형전송수단에 의해 주어진 지연양을 나타낸 함수임을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
입력부 및 출력부를 갖추고 있는 제1단부를 구비한 파형전송수단과, 입력부에서 신호를 수신하고 출력부에 신호를 전송하는 파형전송 경로수단으로 구성되고, 경로수단은 자체내에서 전송되는 신호를 지연시키기 위한 지연수단을 포함하고, 상기 지연수단은 발생음조의 피치에 해당하는 지연양을 공급하며, 음조발생을 일으킨 후 조절하기 위한 가변 제어신호를 발생시키는 제어수단으로 구성되고, 제어신호를 수신하기 위해 제어수단에 연결된 제1입력부와, 파형전송수단의 출력부에 연결된 제2입력부와, 파형전송수단의 입력부에 연결된 출력부를 구비한 접속수단으로 구성되고, 출력부의 신호는 입력부의 신호값을 나타내는 함수이며, 제어신호에 반응하여 주기신호가 파형전송수단내에서 발생하여 전송되며, 파형전송수단과 접속수단 중 적어도 그 하나로부터 음조신호를 추출하기 위한 출력수단으로 구성되고 상기 음조신호는 지연수단에 의해 주어진 지연양에 해당하는 피치를 보유함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
음조의 발생을 일으킨 후 조절하기 위한 제어신호를 발생시키는 제어신호 발생수단으로 구성되고, 음조신호를 프로세싱하기 위해 파형전송부와 반전수단을 포함하는 신호 프로세싱 장치로 구성되고, 상기 파형전송부는 상기 음조신호를 전도시키고 한 방향의 제1레일과 그 반대방향의 제2레일을 포함하며, 적어도 하나의 지연요소가 레일내에 포함되며, 상기 반전수단은 상기 제어신호의 기초위에서 반전특성을 결정해 주고 상기 반전특성에 따라 상기 파형전송부로부터 전송된 신호를 반전시키고 반전된 신호를 파형전송부에 전송하며, 상기 지연양은 상기 음조의 음조피치의 기초위에서 조절되고, 프로세싱 장치로부터 합성음조 신호를 추출하기 위한 출력수단으로 구성됨을 특징으로 하는 음조합성 전자악기.
음조발생을 일으킨 후 조절하기 위한 제어신호를 공급하는 제어수단으로 구성되고, 신호전송경로에서 전송된 신호의 제어신호를 수학적으로 결합시킴으로써 순환주기파형을 창출시키기 위해 지연부를 포함하는 폐쇄 신호전송경로를 구비한 파형 발생수단으로 구성되고, 상기 파형발생 수단은 비주기 성분을 포함한 제어신호에 반응하여 주기파형을 창출할 수 있으며, 파형발생수단으로부터 음조신호를 추출하기 위한 출력수단으로 구성됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
음조발생을 일으킨 후 조절하기 위한 가변제어신호를 발생시키는 제어신호 발생수단으로 구성되고, 파형신호를 전송하기 위해, 입력단자 및 출력단자와, 지연부를 포함함과 동시에 입력단자와 출력단자를 결합하는 적어도 하나의 신호경로를 구비한 파형전송수단으로 구성되고, 출력단자로부터 제1파형신호를 수신하여, 그것을 제어신호값에 따라 제2파형신호에 반전시키고, 제2파형신호를 입력단자에 공급하며, 적어도 하나의 파형전송수단과 반전수단으로부터 음전신호인 파형신호를 출력시키는 출력수단으로 구성되고, 파형전송수단의 전송 특성으로 인해 음조신호의 피치가 결정됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
적어도 독립적인 제1 및 제2가변제어신호를 공급하는 수단으로 구성되고, 상기 제1제어신호는 음조발생을 일으키고 조절하며, 입력부 및 출력부와, 입력부에서 보낸 신호를 수신함과 아울러 제2신호경로와 결합되는 제1신호경로와, 출력부에 신호를 공급하는 제2신호경로와, 신호지연을 위해 적어도 하나의 신호경로내의 지연 수단 등을 포함하는 파형전송수단으로 구성되고, 제1제어신호를 수신하는 제1입력부와, 제2제어신호를 수신하는 제2입력부와, 파형전송수단의 출력부로부터 신호를 수신하는 제3입력부와, 파형전송수단내에서 주기신호를 전송하기 위해 제1, 제2제어신호값과 파형전송수단의 출력부로부터 수신된 신호값의 함수신호를 입력부로 하여 파형전송수단에 공급하는 출력부 등을 구비한 접속수단으로 구성되고, 파형전송수단과 접속수단 중 적어도 그 하나로부터 음조신호를 추출하기 위한 음조추출수단으로 구성되고, 파형전송수단과 접속수단의 전송특성으로 인해 음조신호의 피치가 결정됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제66항에 있어서, 접속수단은 반전특성에 따라 제2경로의 신호를 제1경로에 공급된 신호로 반전시키기 위한 반전수단과, 제1 및 제2제어신호값에 따라 반전특성을 선택하기 위한 스위칭수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
음조발생을 일으킨 후 조절하기 위한 제어신호를 공급하는 제어수단으로 구성되고, 제1 및 제2단부와, 제1단부에서 제2단부로 신호를 전송하는 제1신호경로와, 제2단부에서 제1단부로 신호를 전송하는 제2신호경로등을 구비한 파형전송부로 구성되고, 파형전송부의 제2단부에 연결되어 제1경로로부터 신호를 수신하여 제2경로에 신호를 전송하는 제1접속부로 구성되고, 제1경로 및 제2경로와 제1접속부중 적어도 하나는 그 자체내에 적어도 하나의 지연요소를 구비하며, 파형전송부의 제1단부에 연결되어 적어도 제어신호와 제2경로신호를 수신하여 상기 수신된 신호의 함수신호를 제1경로에 공급하는 제2접속부로 구성되고, 제어신호와 제2경로로부터 수신된 신호의 상호작용을 통해 주기파형신호가 파형전송부내에서 창출되며, 파형전송부 또는 접속부 중 적어도 그 하나로부터 나온 출력신호를 음조신호로 하여 제공하는 출력부로 구성되고, 파형전송부와 접속부의 전송 특성으로 인해 음조신호의 피치가 결정됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
(1) 신호수신용 입력부와, 신호공급용 출력부와, 입력부와 출력부를 결합하는 신호전송경로를 구비함과 아울러 지연부를 포함한 신호전송 회로망을 제공하고, (2) 회로망내에서 신호전송을 개시하기 위해 제어신호를 회로망의 입력부에 도입하고, (3) 제어신호와 회로망의 출력부 신호의 프로세싱을 반복하여 수행하고, 회로망을 통해 전송된 주기신호가 창출되도록 입력부에 그 결과를 공급하고, (4) 전송회로망의 신호전송특성에 의해 결정된 피치를 구비한 음조신호를 회로망으로부터 추출하는 상기 과정으로 구성된 실시간 음조발생 방법.
제69항에 있어서, 제어신호를 도입하는 과정은 시간에 걸쳐 제어신호값을 변화시키는 과정을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제69항에 있어서, 프로세싱을 수행하는 과정은 제어신호와 회로망 출력부의 신호를 수신하고, 예정된 관계에 따라 회로망에 공급될 주기신호의 하나의 동시발생 부분을 형성하는 상호작용 신호값을 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 방법.
제71항에 있어서, 결정과정은 제어신호와 회로망 출력부의 신호를 수학적으로 결합하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 방법.
제72항에 있어서, 결정과정은 제어신호와 회로망 출력부의 신호 사이의 값차를 계산하고 그 차에 따라 상호작용 신호값을 유도해내는 과정을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 방법.
제73항에 있어서, 유도과정은 상기 값차에 근거한 계수값을 결정하고 상호작용 신호값을 계수와 제어신호의 함수로 하여 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 방법.
제74항에 있어서, 반항계수는 테이블에 저장된 값을 조회함으로 결정됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제69항에 있어서, 프로세싱 수행과정은 반전특성에 따라 회로망 출력신호를 결과신호로 반전시키는 과정을 포함하고, 제어신호에 반응하여 반전특성을 조절하는 과정으로 구성됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 방법.
제76항에 있어서, 반전특성은 비선형 특성을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 방법.
제77항에 있어서, 반전특성은 테이블내에 저장됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 방법.
제16항에 있어서, 상기 제어신호 발생수단은 잡음성분을 구비한 제어신호를 발생시키는 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제79항에 있어서, 상기 잡음성분은 화이트 잡음임을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제16항에 있어서, 상기 제어신호 발생수단은 발생음조에 바람직한 음악효과를 부여하기 위해 규칙적으로 변하는 반복성분을 구비한 제어신호를 발생시키는 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제81항에 있어서, 상기 반복성분은 트레몰로(tremolo) 성분임을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제16항에 있어서, 상기 지연수단은 신호를 지연시킴과 아울러 지연수단을 통과하는 신호를 변경시키는 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
상기 83항에 있어서, 변경수단은 지연수단을 통과하는 신호에 위상변화를 부여하기 위한 전역통과 필터수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제29항에 있어서, 비선형 변경수단은 저장값 사시에 값을 삽입하기 위한 삽입수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제57항에 있어서, 적어도 하나의 지연수단은 신호를 지연시킴과 아울러 통과신호를 변경시키는 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제86항에 있어서, 상기 변경수단은 전역필터를 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생시스템.
제41항에 있어서, 제1 및 제2파형전송수단은 예정된 비율의 지연양을 공급함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제57항에 있어서, 적어도 하나의 파형전송부는 시간의 경과에 따라 전송특성을 변화시키는 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제89항에 있어서, 적어도 하나의 파형전송부는 제1 및 제2신호경로 중 적어도 그 하나내에서 이득을 조절하는 이득제어수단을 포함하고, 변경수단은 시간에 걸쳐서 이득제어 수단의 이득을 변화시키기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
제65항에 있어서, 상기 파형전송수단과 반전수단은 파형신호를 전송하는 루프를 형성하고, 루프내에서 전송된 파형신호의 전체지연양은 바람직한 피치를 공급하도록 조절됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.
(1) 음조발생을 일으킨 후 조절하기 위한 제어신호를 공급하는 수단으로 구성되고, 상기 수단은 제어신호값을 저장하기 위한 기억수단과 발생음조에 해당하는 제어신호값을 주기적으로 제공하기 위해 기억수단을 어드레싱하는 어드레싱 수단을 포함하며, (2) 파형신호를 전송하기 위한 파형전송수단으로 구성되고, 상기 파형전송수단은 입력부 및 출력부와, 입력부 신호를 수신하는 제1신호경로와 출력부에 신호를 공급하는 제2신호 경로와 신호를 지연시키기 위한 적어도 하나의 신호경로내의 지연수단 등을 포함하며, (3) 제어신호를 수신하는 제1입력부와, 파형전송수단의 출력부로부터 신호를 수신하는 제2입력부와, 파형전송수단 내에서 음조신호를 전송하기 위해 적어도 제어신호값과 파형전송수단의 출력부에서 수신된 신호값의 함수신호를 그 입력부로 하여 파형전송수단에 공급하는 출력부 등을 구비한 접속수단으로 구성되고, 파형전송수단과 접속수단의 파형 특성으로 인해 음조신호의 피치가 결정되며, (4) 파형전송수단과 접속수단 중 적어도 그 하나로부터 음조신호를 추출하기 위한 음조신호 추출수단으로 구성됨을 특징으로 하는 실시간 음조발생 시스템.