樂音合成裝置和方法

專利名稱：樂音合成裝置和方法
技術領域：
本發明通常涉及用于在存儲于波形存儲器等中的波形采樣數據的基礎上合成樂音、語音或其它期望聲音的樂音合成裝置和方法。更加具體的說，本發明涉及一種用于合成樂音持續部分的波形、同時變化地控制波形切換時間(即所謂的“平滑轉換時期”)的樂音合成裝置和方法，其中樂音的產生以相對穩定的方式持續。
背景技術：
已知有能夠對多個顫音循環以高質量來合成顫音演奏風格波形的樂音合成裝置。為此目的，樂音合成裝置從在實際演奏自然樂器的基礎上采樣來的一個顫音循環范圍的顫音調制(調值調制)連續波形中分散地提取多個波形(即，部分波形)，并將由此提取的波形存儲為模板波形。在樂音再現中，樂音合成裝置重復的讀出存儲的模板波形，同時根據預定的順序在模板波形之間進行切換，由此對多個顫音周期來合成高質量的顫音演奏風格波形。這種樂音合成裝置的一個示例披露于日本專利公開文本No.3669177號中。No.3669177專利公開文本中披露的樂音合成裝置被布置成當將在模板波形之間施行切換時，對相鄰模板波形進行預定波形切換時間(所謂的“平滑轉換時期”)的平滑轉換合成。
然而，類似于No.3669177專利公開文本中披露的允許高質量樂音合成的傳統已知樂音合成裝置被布置成僅根據預定的順序讀出模板波形；即，并不是將所述傳統已知樂音合成裝置布置成在樂音合成期間根據按照需要輸入的動態信息(音量級信息)、彎音信息(調值調制信息)等來按需要改變樂音的性質。另外，在所述傳統已知樂音合成裝置中，上述將執行平滑轉換合成的平滑轉換時期根據經驗被設置在預定的參考時間(例如50ms(毫秒))來作為良好地反應音色變化的平衡的平滑轉換時間，并且因此不能根據對涉及音色變化的波形進行切換的觸發信息(例如，在樂音合成期間根據需要輸入的動態信息和彎音信息)來設置對于每個單獨的波形切換最佳的平滑轉換時期。因此，如果輸入的動態值發生了突然變化，例如從“加強”變為“弱”，則波形切換將被不期望地延遲。即，音色變化可能不會充分的隨輸入動態值的變化而變化，這是非常不利的。相反，如果輸入動態值變化較慢，則波形切換將比開始預期完成的早，從而將會在所考慮的部分中出現逐步的音色變化。這種逐步音色變化將會引起用戶注意并且對于收聽者來說是趨于令人討厭的。

發明內容
考慮到前面，本發明的目的是提供一種改進的樂音合成裝置和方法，在根據涉及了在樂音持續部分中的時間方式音色變化的演奏風格來合成高質量樂音波形的過程中，所述裝置和方法不但能根據輸入的動態信息和輸入的彎音信息可變地控制樂音的特征，而且能夠動態地設置對于每個單獨波形轉換最佳的波形切換時間。
為了實現上述目的，本發明提供一種改進的樂音合成裝置，其包括存儲部分，在其中與動態值關聯地存儲了用于持續樂音的多個波形；獲取部分，當將要產生持續樂音時，其根據所經過的時間來獲取用于對將要產生的持續樂音的音量進行控制的動態值；波形選擇部分，從存儲在所述存儲部分的波形中選擇與所獲取的動態值相對應的波形；樂音信號合成部分，使用從所述存儲部分選擇的與所獲取的動態值相對應的波形來合成樂音信號，所述樂音信號合成部分在從所述存儲部分相繼地選擇的波形之間執行平滑轉換合成；和確定部分，確定所獲取的動態值隨著時間的變化量，并根據所述變化量可變地設置將要執行平滑轉換合成的波形切換時間。
根據本發明，根據所經過的時間(例如以預定的時間間隔間斷地)獲取動態值，并且從存儲部分中選擇與所獲取的動態值相對應的用于持續樂音的波形數據集。在存儲部分中，用于持續樂音的多個波形與各個動態值關聯地存儲。為了以一種方式在相繼地選擇的波形之間執行平滑轉換合成的同時產生樂音波形，確定了所獲取的動態值的變化量，并根據所述變化量設置將要執行平滑轉換合成的波形切換時間，其中所述方式為可實行從相繼地選擇的波形中的先前波形到隨后波形的平滑切換。例如，使用了根據在從比當前動態值獲取時間早的預訂時間到當前動態值獲取時間的時期中的動態值變化量而適當修改的波形切換時間。根據前述的安排，即從預先存儲在存儲部分中的多個波形數據集中根據以預定時間間隔間斷地獲取的動態值來指定了將用于實現音色變化的波形數據集，并根據動態值變化量來適當地修改了波形切換時間以合成樂音，本發明不但能根據輸入的動態值變化地控制樂音特征，而且允許具有增強響應(隨動能力)的音色變化，而不會使音色變化產生不期望的逐級不平滑感覺，由此能夠以真實再現期望的時間方式音色變化的高質量來合成樂音。
根據本發明的第二方面，本發明提供一種改進的樂音合成裝置，其包括存儲部分，在其中與動態值關聯地存儲了多個單元，每個單元都包括與不同調值相對應的多個波形；獲取部分，根據所經過的時間來獲取用于控制將要產生的樂音的動態值和用于控制將要產生的樂音調值的調值信息；波形選擇部分，從存儲在所述存儲部分的單元中選擇與所獲取的動態值相對應的單元，并從所選擇的單元包括的波形中選擇與所獲取的調值信息相對應的波形；樂音信號合成部分，使用從所述存儲部分選擇的與所獲取的動態值和調值信息相對應的波形來合成樂音信號，所述樂音信號合成部分在從所述存儲部分相繼地選擇的波形之間執行平滑轉換合成；和確定部分，確定所獲取的動態值和調值信息中的至少一個的隨著時間的變化量，并根據所述變化量可變地設置將要執行平滑轉換合成的波形切換時間。
根據前述的安排，即從預先存儲在存儲部分中的多個波形數據集中根據以預定時間間隔間斷地獲取的動態值和調值信息來選擇了將用于實現音色變化的波形數據集，并根據動態值變化量或調值變化量來適當地修改了與音色變化相稱的波形切換時間以合成樂音，本發明不但能根據輸入的動態值和調值信息更加精確地可變地控制樂音特征，而且允許具有增強響應(隨動能力)的音色變化，而不會使音色變化產生不期望的逐級不平滑感覺，由此能夠以真實再現期望的音色隨時間變化的高質量來合成樂音。
不但可將本發明構造和實現為如上所述的裝置發明，而且還可將其構造和實現為方法發明。而且，還可將本發明安排和實現為由處理器(例如計算機或DSP)執行的軟件程序，以及存儲這種軟件程序的存儲介質。另外，用于本發明中的處理器可包括帶有專用邏輯內置硬件的專用處理器，更不用說能夠運行期望軟件程序的計算機或其他通用類型的處理器。
下面將說明本發明的實施例，但應該意識到本發明并不限于所述的實施例，并且在不脫離所述基本原理的情況下能夠對本發明做出各種修改。因此本發明的范圍僅由后附權利要求確定。


為了更好的理解本發明的目的和其它特征，下面將參照附圖更詳細的說明本發明的優選實施例，其中圖1為表示對其應用根據本發明一個實施例的樂音合成裝置的電子樂器的典型一般硬件設置的方框圖；圖2為說明樂音合成功能的功能框圖；圖3為表示應用于持續部分的存儲在數據庫中的波形數據集的示例數據結構的概念圖；圖4為表示持續部分合成處理的特定操作順序的示例的流程圖；圖5為表示波形切換時間控制處理的操作序列示例的流程圖；圖6表示在根據動態值變化量確定波形切換時間過程中所要參照的表的示例的視圖；圖7為示意地表示波形切換時間和動態值變化量之間的連續關系的概念圖；圖8為說明單元和波形數據集的選擇的視圖，其中圖8A為表示輸入的動態值隨時間變化示例的視圖，圖8B為說明選擇波形數據集的視圖；以及圖9表示根據輸入的動態值和彎音值選擇的波形數據集的示例時序組合，其中圖9A為表示單波波形數據集的時序組合的視圖，圖9B為表示多波波形數據集的時序組合的視圖。
具體實施例方式
圖1為表示對其應用根據本發明一個實施例的樂音合成裝置的電子樂器的典型一般硬件設置的方框圖。此處所示的電子樂器具有在演奏信息(例如，諸如音符開事件和音符關事件數據之類的演奏事件數據，和諸如動態信息和調值信息之類的各種控制數據)的基礎上電子地產生樂音的樂音合成功能，所述演奏信息是根據基于人演奏者在演奏操作單元5上的演奏進程而提供的，并且所述樂音合成功能用于在根據演奏進程順序地提供的預先產生的演奏信息的基礎上自動產生樂音。另外，在執行上述樂音合成功能期間，電子樂器在所述演奏信息中所包括的動態值和彎音值(調值信息)的基礎上對樂音相對穩定地持續的樂音持續部分(也稱作“主體部分”)選擇一個將在隨后使用的原始波形采樣數據集(此后簡單的稱之為“波形數據集”)，并根據所選擇的波形數據集來合成樂音，使得至少涉及隨時間的音色變化或調值變化的演奏風格的樂音(例如尤其是顫音演奏風格或彎音演奏風格)可被高質量地再現為持續部分的樂音。對于持續部分的這種樂音合成處理將在后面詳細說明。
雖然利用下述的樂音合成裝置的電子樂器可包括此處所述之外的其它硬件部件，但此后只針對使用必要最小資源的情況進行說明。在下面將把所述電子樂器說明為利用一種使用了稱作“AEM(發音成分模擬(Articulation Element Modeling))”的樂音波形控制技術的樂音產生器(稱為“AEM樂音產生器”)。AEM技術趨于根據各種自然樂器特有的各種演奏風格或各種類型的發音來執行如實表達音色變化的各種演奏風格的逼真再現和再現控制，這是通過下述過程進行的即在每個單獨樂音的泛音段或泛音部分(例如，起音部分、釋音部分、持續部分或接合部分等)中預先將對應于各種演奏風格的整個波形(此后稱之為“演奏風格模塊”)存儲為與各種樂器特有的演奏風格相對應的波形數據，然后時間上連續地組合多個預先存儲的演奏風格模塊以由此形成一個或多個相繼樂音。
圖1中所示的電子樂器使用計算機來實現，其中通過執行各個預定程序(軟件)的計算機來執行用于實現上述樂音合成功能的各種樂音合成處理(例如圖4的“持續部分合成處理”)。當然，這些處理也可以通過將由DSP(數字信號處理器)執行的微程序而不是通過這種計算機軟件來執行。可選擇的是，所述處理可通過其中結合有分立電路或集成電路或大規模集成電路的專用硬件裝置來實現。
在圖1的電子樂器中，各種操作是在微計算機的控制下執行的，所述微計算機包括微處理器單元(CPU)1、只讀存儲器(ROM)2和隨機存取存儲器(RAM)3。CPU 1控制整個電子樂器的行為。通過通信總線(例如數據和地址總線)1D與CPU 1相連的有ROM 2、RAM 3、外部存儲裝置4、演奏操作單元5、面板操作單元6、顯示裝置7、樂音產生器8和接口9。此外與CPU 1相連的還有用于對各種時間進行計數的定時器1A，例如用于定時器中斷處理的信號中斷定時。即，定時器1A產生用于對時間間隔進行計數和設置演奏節拍的節拍時鐘脈沖，通過該節拍時鐘脈沖可以根據給定的演奏信息來自動演奏音樂片段。可例如通過面板操作單元6的節拍設置開關來調節節拍時鐘脈沖的頻率。由定時器1A產生的這種節拍時鐘脈沖被傳給CPU 1作為處理定時指令或作為中斷指令。CPU 1根據這種指令執行各種處理。
ROM 2在其中存儲了將由CPU 1執行的各種程序，還作為波形存儲器在其中存儲了各種數據，例如與各種樂器特有的演奏風格相對應的波形數據(尤其是，涉及時間方式調值變化和音色變化的顫音和彎音演奏風格)。RAM 3被用作用于臨時存儲CPU 1執行預定程序所產生的各種數據的工作存儲器，并作為用于存儲當前執行的程序和與當前執行的程序相關的數據的存儲器。RAM 3的預定地址區域被分配了各種功能并用作各種寄存器、標記、表格、存儲器等。外部存儲裝置4被提供用于存儲各種數據(例如將用作自動演奏基礎的演奏信息和與演奏風格相對應的波形數據)和各種控制程序(例如，將由CPU 1執行或參考的“持續部分合成處理”(參見圖4))。在未將特定的控制程序預先存儲在ROM 2中的情況下，可以將所述控制程序預先存儲在外部存儲裝置(例如，硬盤裝置)4中，從而通過從外部存儲裝置4中將控制程序讀入到RAM 3中，來允許CPU 1以與將特定的控制程序存儲在ROM 2中的情況完全相同的方式進行操作。這種安排大大方便了控制程序的版本升級、新控制程序的添加等。外部存儲裝置4可包括硬盤(HD)之外的各種可移除型外部記錄介質中的任何一種，例如軟盤(FD)、致密盤(CD)、磁光盤(MO)和數字多功能盤(DVD)。可選擇的是，外部存儲裝置4可包括一個半導體存儲器。
演奏操作單元5例如是鍵盤的形式，該鍵盤包括多個可操作來選擇將要產生的樂音調值的按鍵和與按鍵按照相應關系提供的按鍵開關。該演奏操作單元5不僅可用于基于人類演奏者手動演奏操作的手動樂音演奏，而且還可用作用于選擇將要自動演奏的期望的預存儲演奏信息的輸入裝置。還很明顯演奏操作單元5也可以是鍵盤之外的類型，例如其上提供有樂音-調值選擇字符串的項圈形操作單元。面板操作單元6包括各種操作器，例如用于選擇將要自動演奏的期望的演奏信息的演奏信息選擇開關和用于設置各種演奏參數(例如，將用于演奏的音色和效果)的設置開關。不用說，面板操作單元6還可包括用于輸入數值數據以選擇、設置和控制樂音調值、音色、效果等的數字鍵盤；用于輸入文本或字符數據的鍵盤；用于操作指示器以在顯示裝置7所顯示的各種屏幕的任何一個上指定一個期望位置的鼠標；以及各種其它操作器。例如，顯示裝置7包括液晶顯示器(LCD)、CRT(陰極射線管)和/或類似物，其不僅用于響應相應開關的操作來可視地顯示各種屏幕，還用于可視地顯示各種信息，例如演奏信息和波形數據，以及CPU 1的控制狀態。參照顯示裝置7上顯示的各種信息，播放者可容易地設置要用于演奏的各種演奏參數，選擇將自動演奏的音樂片段并執行各種其它期望的操作。
能夠在多個樂音產生通道中同步地產生樂音信號的樂音產生器8接收通過通信總線1D提供的演奏信息并在接收到的演奏信息的基礎上合成樂音和產生樂音信號。即，隨著與演奏信息中包括的動態信息和彎音信息相對應的波形數據被從ROM 2或外部存儲裝置4讀出，通過總線1D將讀出的波形數據傳送給樂音產生器8并根據需要對其進行緩沖。然后，樂音產生器8以預定的輸出采樣頻率輸出緩沖的波形數據。對樂音產生器8產生的樂音信號進行由未示出的音效電路(例如，DSP(數字信號處理器))執行的預定數字處理，然后將已經進行了數字處理的樂音信號提供給用于音響再現或發聲的音響系統8A。
作為MIDI接口或通信接口的接口9被提供用于在電子樂器和外部演奏信息產生設備(未示出)之間傳送各種信息。MIDI接口的功能是從外部演奏信息產生設備(在該情況中，為其它MIDI設備等)向電子樂器輸入MIDI標準的演奏信息或者從電子樂器向其它MIDI設備等輸出MIDI標準的演奏信息。所述其它MIDI設備可以是任何期望的類型(或操作類型)，例如鍵盤型、吉他型、管樂型、打擊樂型或手勢型，只要它能響應設備用戶的操作產生MIDI格式的演奏信息。所述通信接口與有線或無線通信網絡(未示出)連接，例如LAN、互聯網或電話線網絡，通過這樣的網絡所述通信接口與外部演奏信息產生設備(在該情況中為服務器計算機)連接。因此，通信接口的功能是從服務器計算機向電子樂器輸入各種信息，例如控制程序和演奏信息。即，通信接口用于在諸如特定控制程序和演奏信息之類的信息沒有存儲在ROM 2、外部存儲裝置4等中的情況下從服務器計算機下載各種信息，例如特定的控制程序和演奏信息。在這種情況下，作為“客戶”的電子樂器借助通信接口和通信網絡發送命令來請求服務器計算機下載信息(例如，特定控制程序和演奏信息)。響應來自客戶的命令，所述服務器計算機通過通信網絡向電子樂器發送所請求信息。所述電子樂器通過通信接口從服務器計算機接收該信息并將它存儲在外部存儲裝置4等中。這樣，就完成了必須的信息下載。
注意，在接口9是MIDI接口的形式的情況下，可通過例如RS232-C、USB(通用串行總線)或IEEE1394之類的通用接口而不是專用MIDI接口來實現MIDI接口，在所述情況下可同時對除了MIDI事件數據以外的其它數據進行通信。在將如上所述的通用接口用作MIDI接口的情況下，所述與電子樂器連接的其它MIDI設備可被設計成對除了MIDI事件數據以外的其它數據進行通信。當然，本發明中處置的演奏信息可以是與MIDI格式不同的任何其它數據格式，在這種情況下MIDI接口和其它MIDI設備與所使用的數據格式相一致的構成。
圖1中所示的電子樂器裝備有能夠根據提前準備的響應于操作者對演奏操作單元5的操作而產生的演奏信息或SMF(標準MIDI文件)的演奏信息等來相繼地產生樂音的樂音合成功能。而且，在執行樂音合成功能期間，電子樂器根據基于操作者對演奏操作單元5的操作按照演奏進展而提供的演奏信息(或從一個音序器或類似裝置順序提供的演奏信息)中所包括的動態信息來選擇一組接下來將用于一個持續部分的波形數據，然后所述電子樂器根據所選擇的波形數據來合成樂音。所以，下面的段落參照圖2略述了圖1中所示的電子樂器的樂音合成功能。圖2為說明電子樂器的樂音合成功能的功能框圖，其中箭頭指示數據流。
一旦開始執行樂音合成功能，就會根據演奏進程從輸入部分J2向演奏風格合成部分J3順序地提供演奏信息。輸入部分J2例如包括響應操作者或演奏者的演奏操作來產生演奏信息的演奏操作單元5，和根據演奏進程提供預先存儲在ROM 2等中的演奏信息的音序器(未示出)。從這種輸入部分J2提供的演奏信息至少包括例如音符開事件數據和音符關事件數據(這些事件數據此后通常將被稱為“音符信息”)之類的演奏事件數據和例如動態信息和彎音信息之類的控制數據。即，通過輸入部分J2輸入的動態信息和彎音信息的例子包括根據對演奏操作單元5的演奏操作而實時產生的信息(例如，響應按鍵壓下產生的觸摸后傳感器輸出數據、響應類似彎音輪等的操作器的操作產生的彎音變化數據)。
當接收到演奏事件數據、控制數據等時，演奏風格合成部分J3產生“演奏風格信息”，該信息包括樂音合成必需的各種信息，所述產生“演奏風格信息”的步驟是例如通過下列過程進行的將對應于音符信息的樂音分割成泛音段或泛音部分(例如，起音部分、持續部分(或主體部分)和釋音部分)、識別持續部分的開始時間并使用接收到的控制數據產生增益和調值的信息。在本實施例中的產生用于樂音持續部分的合成的“演奏風格信息”的過程中，演奏風格合成部分J3通過例如參照位于數據庫(波形存儲器)J1中的數據表來從要被應用于持續部分的多個“單元”(參見圖3)中選擇與輸入的動態信息相對應的特定單元。演奏風格合成部分J3還從在所選單元中定義的多個波形數據集中選擇一個與輸入的彎音信息相對應的波形數據集。
然后，演奏風格合成部分J3根據輸入的動態信息和彎音信息來設置“波形切換時間”(平滑轉換時期)，在該波形切換時間期間將執行平滑轉換合成以平滑地連接所選擇的波形數據集和恰即該所選擇的波形數據集前面的另一個波形數據集。以這種方式，演奏風格合成部分J3產生“演奏風格信息”，其包括分配給波形切換時間集和以前述方式設置的“波形切換時間”的唯一波形號(ID)。后面將詳細說明這種用于持續部分的樂音合成處理。樂音合成部分J4根據由演奏風格合成部分J3產生的“演奏風格信息”從數據庫J1中讀出波形數據等，然后執行樂音合成。即，樂音合成部分J4根據“演奏風格信息”通過在相繼波形數據集之間進行切換同時修改波形切換時間來合成持續部分的樂音。這樣，樂音合成部分J4就能根據涉及隨時間的音色變化的演奏風格來輸出樂音。
下面，參照圖3說明應用于持續部分的存儲在上述數據庫(波形存儲器)J1中的一些波形數據集的數據結構。即，圖3為表示應用于持續部分的存儲在數據庫J1中的波形數據集的數據結構的概念圖，其中垂直軸代表指示了距零調值偏移(0音分)點的調值偏移量的調值事件值，而水平軸代表指示了音量級的動態值。在圖中，為了方便說明，唯一的單元號“U1”-“U5”緊跟在由垂直定向的橢圓表示的相應單元下面來表示，并且每個單元U1-U5中包括(定義)的一個或多個波形數據集由橢圓內的小黑圓表示。在圖3所示的例子中，單元U1-U5每個都包括五個波形數據集。
在數據庫J1中，將被應用于持續部分的波形數據集和與波形數據集相關的數據被存儲為“單元”。如圖3所示，單元U1-U5與不同的動態值相關，并且與不同動態值相關的一個或多個這種單元針對每個不同的樂音調值(為了方便，在圖中只示出了“C3”、“D3”、和“E3”)被存儲在數據庫J1中。例如假設每個標稱音色(鋼琴、吉他等的音色，即可通過音色信息選擇的音色)，針對35個不同樂音調值(音階音符)中的每一個存儲了與五個動態值相關的五個單元，數據庫J1存儲了針對所述標稱音色的總共175(35*5)個單元。
與一個動態值相對應的單元U1-U5中的每一個包括多個(在所示的例子中為五個)與不同的調值偏移量相對應(例如，以音分表示)的不同音色的波形數據集。各個單元U1-U5中包括的波形數據集代表具有在對應不同動態的單元U1-U5中各不相同的不同音色相關特性的樂音波形，該樂音波形與調值無關。在存儲波形數據集的過程中，音色根據演奏風格以不同方式變化的多個部分波形(例如，一周期部分波形)被從多周期波形數據集中選擇和取出，所述多周期波形數據集每個都覆蓋一個以各自動態執行的顫音周期(即，給予顫音的波形數據集)，并且這些選擇的波形數據被用作(存儲為)“單元”。作為一個特定的示例，與某一標稱音色(例如，薩克斯管音色)的確定樂音調值(音符)相對應的部分波形的顫音給予波形數據集被用作(存儲為)“單元”，所述某一標稱音色與-20音分至+20音分范圍中的多個音級(例如每個音級10音分)的調值偏移相對應(但包括沒有調值偏移(零音分)的波形數據集)并且音色彼此稍微不同。因此，如圖3所示，本實施例以以下方式被布置成數據庫J1(例如，外部存儲裝置4)的存儲區域中作為二維矩陣的映射數據，該方式為可根據動態和調值(調值偏移量)按照每個樂音調值(音階音符)來管理多個音色的波形數據集。在這種情況中，按照每個單元U1-U5將參考動態信息和彎音信息(調值偏移量)存儲在數據庫J1中作為一組與波形數據集相對應的附加數據。以這種方式，允許用戶從所存儲的波形數據集當中搜索/選擇與指定的輸入動態值和輸入彎音值相對應的特定波形數據集。另外，在本實施例中，進行安排使得所述附加數據組可被作為“數據表”共同管理。
每個單元U1-U5中包括的每個波形數據集不一定要包括一個周期的波形數據，而是可以包括兩個或多個周期的波形數據。可選擇的是，波形數據集可包括少于一個周期的波形數據，例如半個周期，這在現有技術中也是已知的。
盡管圖3示出單元U1-U5每一個中包括的波形數據集沒有被映射成在動態方向以一致的間隔排列起來，但它們可被映射成在動態方向上以一致的間隔排列起來。另外，雖然圖3示出了單個單元U1-U5中包括的波形數據集被映射成在調值方向上以一致的間隔排列起來，但它們可被映射成在調值方向上沒有以一致的間隔排列起來。為此，在一組多波形周期的波形數據中，音色以不同方式變化的多個部分波形數據集可被選擇和存儲。即，可通過在單元U1-U5中以沒有調值偏移(零音分)作為參考對預定范圍內的每音級音分數進行微分來選擇和存儲部分波形數據集，例如，對于單元U1每音級10音分，對于單元U2每音級5音分，等等。在那樣的情況下，可以以“沒有調值偏移(零音分)”量之外的期望量設置參考調值偏移量。
注意上述的單元可按照一組兩個或多個調值(例如C3和C#3)進行存儲，而不是按照每個調值(音階音符)進行存儲。
下面，將說明用于合成持續部分的樂音波形的“持續部分合成處理”。圖4為表示“持續部分合成處理”的特定操作順序的示例的流程圖，所述“持續部分合成處理”是例如在每一個ms(毫秒)由電子樂器的CPU 1根據從響應演奏開始而啟動的定時器1A的輸出來執行的中斷處理。在樂音發聲過程期間執行“持續部分合成處理”以合成樂音的持續部分，其特征使得調值和音色根據顫音演奏風格、彎音演奏風格等隨著時間細微或復雜地變化。通過單獨的起音部分合成處理(未示出)來合成起音部分的波形，并在該起音部分合成處理之后執行該“持續部分合成處理”。在“持續部分合成處理”中，將要產生的樂音的調值(音符)由音符信息來指定，并且響應播放者對調值操作裝置(例如，彎音輪)的操作來實時輸入彎音信息。本實施例響應所考慮的樂音的音符開事件來使用存儲在RAM 3中的信息作為音符開信息，并響應操作者輸入動態和彎音信息的操作來使用通過演奏合成部分J3存儲在RAM 3中的信息作為動態信息和彎音信息。
在所述持續部分合成處理的步驟S1，判斷當前正在合成的起音部分的波形是否已經到達起音部分的末尾或者在起音部分的末尾之后是否已經到達了與預定時間段(例如，10ms的時間段)之間的邊界相對應的定時。如果當前正合成的波形還未到達起音部分的末尾或在起音部分的末尾之后還未到達與預定時間段(例如10ms的時間段)之間的邊界相對應的定時(在步驟S1中判斷為否)，則使持續部分合成處理結束并且直到下一個中斷定時才被執行。即，到達與起音部分的末尾相對應的定時之前，根據起音部分的波形數據執行起音部分的樂音合成，并且實質上仍然未執行持續部分合成處理。類似地，對于與對應于預定時間段(例如，10ms的時間段)之間的邊界的定時不一致的持續部分的位置，所述處理等待下一個中斷定時(即一個毫秒之后)的到達，而不執行指定下一次使用的波形數據集的操作(參見步驟S4的操作)。因此，在這種從當前中斷定時到下一個中斷定時的時間段中，在響應輸入動態值和輸入彎音值的波形數據集之間并不實行切換。
另一方面，如果當前正合成的波形已經到達起音部分的末尾或在起音部分的末尾之后已經到達了與預定時間段(例如10ms的時間段)之間的邊界相對應的定時(在步驟S1中判斷為是)，則在步驟S2獲取最后存儲的輸入動態值和輸入彎音值。在下一步S3，根據先前獲取的音符信息和所獲取的輸入動態值和輸入彎音值來參考數據庫，以選擇一個相對應的單元。后面將參照圖8說明這種基于輸入動態值的單元選擇。在步驟S4，根據所獲取的輸入彎音值從選擇單元中的波形數據集中指定一個波形數據集。
在步驟S5，進一步判斷現在是否正在進行波形切換操作，即當前正在執行的樂音合成是否基于兩個相鄰波形數據集之間的平滑轉換合成。如果現在正在進行波形切換(在步驟S5的判斷為是)，則使持續部分合成處理結束。即，如果當前正通過也在當前執行的波形切換操作來合成樂音，那么不實行下述的切換至與輸入動態值和輸入彎音值相對應的波形數據集的操作。另一方面，如果現在不在進行波形切換，即如果當前正在使用重復讀出的一個波形集來合成樂音(步驟S5的判斷為否)，則在步驟s6進一步判斷上面在步驟S4指定的波形數據集的音色是否不同于當前合成的波形數據。注意可以選擇性的在恰即步驟S2之前來執行步驟S5的操作。如果在上面的步驟S4指定的波形數據集的音色與當前合成的波形數據一致(步驟S6的判斷為否)，則處理跳至步驟S8。另一方面，如果指定的波形數據集的音色不同于當前合成的波形數據(步驟S6的判斷為是)，則在步驟S7執行“波形切換時間控制處理”，后面將參照圖5對該處理進行說明。
在步驟S8，產生用于處理所選擇的波形數據集的演奏風格信息。即，不但所選擇的波形數據集的時間位置等被確定，而且用于處理所選擇的波形數據集的演奏風格信息在輸入調值信息等的基礎上也被產生。這里，所選擇的波形數據集的處理包括調值調節操作。例如，在與輸入彎音信息相對應的波形數據集與由彎音信息指示的調值偏移量不一致的情況下，通過調整所選擇的波形數據集的產生調值來產生用于獲得由彎音信息指示的調值偏移量的信息。以這種方式，產生所需的演奏風格信息。然后，在步驟S9，根據由此產生的演奏風格信息來合成持續部分的樂音。此時，在兩個相鄰(即，前面的和后面的)的波形(換句話說，切換前的波形和切換后的波形)之間執行平滑轉換合成，因此允許在兩個波形之間執行平滑切換。
下列段落說明在圖4的前述“持續部分合成處理”中執行的“波形切換時間控制處理”。圖5為表示“波形切換時間控制處理”的操作順序示例的流程圖。
在“波形切換時間控制處理”的步驟S11，判斷所考慮的波形切換是否切換到與當前合成的波形數據相同的單元(但音色與當前合成的波形數據不同)中所包括的另一個波形數據集，即判斷指定的(切換到的)波形數據集和當前合成的波形數據是否屬于相同的單元。如果輸入動態值在當前樂音合成期間未發生改變并且所考慮的波形切換是切換至相同單元中所包括的另一個波形數據集(步驟S11的判斷為是)，則將要執行平滑轉換合成以平滑地互聯所指定的波形數據集和緊跟在所述指定的波形數據集前面的波形數據集(即，后面的和前面的波形數據集)的“波形切換時間”被設置為50ms，并且在步驟S14將由此設置的“波形切換時間”(在該情況中，參考波形切換時間為50ms)設置成演奏風格信息(即，作為其一部分)。另一方面，如果輸入動態值在當前樂音合成期間發生了改變并且所考慮的波形切換不是切換至相同單元中所包括的另一個波形數據集，即所考慮的波形切換是切換至另一個單元中的波形數據集(步驟S11的判斷為否)，則所述處理前進至步驟S12以便計算例如早于當前時間點100ms記錄或獲得的先前輸入動態值和在圖4的步驟S2在當前時間點獲得的當前輸入動態值之間的差的絕對值。然后，參照圖6的表等來確定與計算的絕對值相對應的“波形切換時間”并在步驟S13將由此確定的“波形切換時間”設置成演奏風格信息。
現在，將參照圖6說明在根據早于當前時間點100ms獲取的先前輸入動態值和當前輸入動態值之間的差的絕對值來確定“波形切換時間”過程中所參照的前述表格。圖6表示在根據動態值變化量(即，前述的絕對值(ΔD))確定“波形切換時間”過程中所參照的這種表的示例。在圖6所示的表的左側部分，示出了動態值變化量的例子(在所示的例子中，為早于當前時間點100ms獲取的先前輸入動態值和當前輸入動態值之間的差的絕對值ΔD)，而在圖6的表的右側部分示出了將應用于所述示例絕對值的波形切換時間的例子。
根據圖6所示的表，當早于當前時間點100ms獲取的先前輸入動態值和當前輸入動態值之間的差的絕對值在“1-5dB(分貝)”范圍內時，波形切換時間與“50ms”相關聯。本實施例使用50ms作為參考波形切換時間，因為“50ms”是傳統已知的標稱波形切換時間，其不但允許在普通的演奏中以良好的響應進行音色變化，而且還最適合于以平衡的方式在相鄰波形之間進行平滑切換，而不會引起音色變化以給出逐級不平滑的感覺。這里，“普通演奏”意味著動態輕微改變而不是太快或太慢地改變的演奏。當所述絕對值(ΔD)是“5dB或以上”時，即在短時間內動態快速和極大改變的演奏被執行的情況下，波形切換時間與“10ms”相關聯。“10ms”的波形切換時間短于普通演奏中的參考波形切換時間。這種縮短的波形切換時間允許在比普通演奏早完成的音色變化之間進行切換，于是這就允許了音色變化以增強的響應或跟蹤能力跟隨動態值的變化。另外，如果所述絕對值(ΔD)“小于1dB”，即，在長時間內動態慢速和逐漸改變的演奏被執行的情況下，波形切換時間與“200ms”相關聯。“200ms”的波形切換時間是長于普通演奏中的參考波形切換時間的時間。這種擴展的波形切換時間允許音色變化切換以比普通演奏更慢的速度進展，使得在音色變化中引起的逐級不平滑的感覺被減小。
當然，波形切換時間的幾乎連續的值可選擇性地與各種絕對值(ΔD)相關聯，而不是與參照前述的表與各種絕對值(ΔD)相關聯的波形切換時間的逐級值(例如“10ms”、“50ms”和“200ms”)相關聯。在圖7中示出了這種可選擇方案的一個示例。圖7為示意表示波形切換時間和動態值變化量(絕對值(ΔD))之間的連續關系的概念圖。在圖7所示的例子中，當所述絕對值(ΔD)“小于1dB”時，所述波形切換時間與“200ms”相關聯，而當所述絕對值(ΔD)為“5dB或以上”時，所述波形切換時間與“10ms”相關聯，如圖6的例子。然而，在圖7所示的例子中，當所述絕對值(ΔD)處于“1-5dB”的范圍中時，波形切換時間在200ms-10ms的范圍內連續線性變化(或者盡管沒有具體示出，以期望曲線變化)，以便使波形切換時間與各種絕對值(ΔD)相關聯。這樣，就能夠以比使波形切換時間的逐級值與各種絕對值(ΔD)相關聯的前述情況更精確地控制響應動態值變化的音色變化的定時。波形切換時間的前述設置僅僅是示意的，并且本發明當然并不局限于此。
即，以這樣一種方式安排上述實施例計算早于當前時間點100ms獲取的先前輸入動態值和在當前時間點獲取的當前輸入動態值之間的差，并將由此計算的差的絕對值(ΔD)用于確定波形切換時間。然而，本發明并不限于此，并且可以使用具有正或負(正的或負的)標記的計算的差使得即使對于相同的絕對值(ΔD)，也能夠在計算的差是正值(代表與100ms前相比動態值增加)的情況和計算的差是負值(代表與100ms前相比動態值減小)的情況之間區分波形切換時間。另外，應該意識到將要計算前述差的動態值應該是早于當前時間點“100ms”(參考時間“50ms”的兩倍，所述參考時間根據經驗被用作平衡平滑轉換時間段，其允許在普通演奏中進行高響應的音色變化并防止音色變化給予不期望的逐級不平滑的感覺)獲取的動態值。然而，本發明當然并不限于此。
另外，應該意識到將要確定的動態值差可以是在早于當前時間點的期望固定時間(不限于100ms)獲取的動態值和當前輸入動態值之間的一個差值，或者可以是在早于當前時間點的期望可變時間獲取的動態值和當前輸入動態值之間的一個差值。
另外，盡管上面就根據動態值變化量(例如，前述的絕對值(ΔD))設置波形切換時間說明了本實施例，但本發明并不限于此。例如，可以根據早于當前時間點100ms獲取的先前調值和在當前時間點獲取的調值之間的差(即，根據調值變化量)來確定波形切換時間。上述的“調值”是在演奏信息和彎音值中包括的音符(樂音調值)信息的基礎上確定的。在這種情況下，只需要修改圖5的步驟S12的操作以便確定在早于當前時間點100ms所獲取的調值和當前調值之間的差。在另一個可選擇方案中，可根據隨時間的動態值變化和調值變化來確定波形切換時間。
可選擇的是，對于存儲在數據庫中的每個單元，可以在一個數據表中預先存儲一個典型動態值(例如，所述單元中包括的波形數據集的平均動態值)，在該情況下切換前的(或先前)單元的典型動態值和指定切換到的(或隨后)單元的典型動態值之間的差可被計算以根據計算的差來確定將要應用的波形切換時間。
圖6中所示的表可用在其中將波形切換時間與存儲在數據庫中的單獨單元的唯一單元號(U1，U2，……)相關聯地存儲的表格來代替。當將要實行波形切換時，計算切換前的(或先前)單元的單元號和指定切換到的(或隨后)單元的單元號之間的差，根據所計算的單元號差來參照所述表格以確定將要應用的波形切換時間。
接著，將參照圖8A、8B、9A和9B進一步說明圖4的“持續部分合成處理”。圖8A和8B為在“持續部分合成處理”中選擇單元和波形數據集的說明視圖。更具體地說，圖8A為表示輸入動態值隨時間示例變化的視圖，其中垂直軸代表輸入動態值，而水平軸代表過去的時間。圖8B為說明對應于輸入動態值和輸入彎音值來選擇存儲在數據庫中的波形數據集的視圖。圖9表示根據輸入動態值和彎音值選擇的波形數據集的示例時序組合。更具體地說，圖9A為表示單波波形數據集的時序組合的視圖，而圖9B為表示多波波形數據集的時序組合的視圖。為了方便的目的，圖9B僅僅在兩行(即上側和下側)上示出了相鄰波形數據集以使得相鄰波形數據集的漸現部分和漸隱部分并不是按照彼此重疊的關系來表示。這里假設調值“C3”的樂音是通過下述的持續部分合成處理產生的，并且已經獲取有將要產生的調值“C3”的樂音的音符信息。這里還假設使用單元U1的“波形數據集1”的樂音合成在時間點a之前被重復執行。這里還要注意每個波形數據集都是由相應的單元號(即U1-U5中的一個)和波形號(即，1-5之一)的組合(例如，“U1-1”)來表示的。
在圖8A中所示的時間點代表與起音部分的(結尾)末尾相對應的定時或與預定時間段之間(例如，10ms時間段)的邊界相對應的定時的情況下，獲取最新輸入的動態值和彎音值(即，在那個時間點的最新輸入)。然后，根據已經獲取的樂音調值“C3”的音符信息和所獲取的輸入彎音值來從與樂音調值“C3”關聯存儲在數據庫中的單元U1-U5中選擇一個單元。在圖8B所示出的例子中，如果獲取的輸入動態值“小于d1(預定的閾值)”，則選擇單元U1；如果獲取的輸入動態值“等于或大于d1但小于d2”，則選擇單元U2；如果獲取的輸入動態值“等于或大于d2但小于d3”，則選擇單元U3；如果獲取的輸入動態值“等于或大于d3但小于d4”，則選擇單元U4；如果獲取的輸入動態值“等于或大于d4”，則選擇單元U5。在這種情況下，在時間點a獲取的輸入動態值“等于或大于d1但小于d2”，因此在時間點a選擇單元U2。
在前述選擇了單元U2之后，根據在時間點a獲取的輸入彎音值來從包括在所選擇的單元U2中的波形數據集(波形1-波形5)中選擇或指定一個特定的波形數據集。在圖8B所示的例子中，如果獲取的輸入彎音值“小于p1(預定的閾值)”，則選擇波形1；如果獲取的輸入彎音值“等于或大于p1但小于p2”，則選擇波形2；如果獲取的輸入彎音值“等于或大于p2但小于p3”，則選擇波形3；如果獲取的輸入彎音值“等于或大于p3但小于p4”，則選擇波形4；如果獲取的輸入彎音值“等于或大于p4”，則選擇波形5。因此，如果在時間點a獲取的輸入彎音值“小于p1”，則從所選擇單元U2的波形中指定波形1(U2-1)。
當當前的樂音合成不是處于波形間的切換處理中時，即當當前的樂音合成正在通過重復讀出相同的波形數據集(例如，單元U1的波形1)來執行時，并且如果所選擇單元U2的波形1的音色與先前波形(U1-1)不同，則執行用于設置波形切換時間的處理。如果先前波形(U1-1)和指定波形(U2-1)不屬于相同的單元(即，將在不同的單元之間實行波形切換)，并且如果比時間點a早100ms獲取的先前輸入動態值和在時間點a獲取的當前輸入動態值之間的差的絕對值例如是“5dB或以上”，則通過參照圖6中所示的表將波形切換時間設置為10ms。然后，重復讀出單元U2的波形1由此產生持續部分的樂音波形。在此時，所述處理通過在對于設置10ms時間的兩個波形之間執行平滑轉換合成來執行樂音合成，同時在先前的單元U1的波形1(U1-1)和隨后的所選擇單元U2的波形1(U2-1)之間進行平滑切換。在使用單波(一個周期)波形數據集的情況下，所設置的波形切換時間被應用為用于重復讀出波形數據的平滑轉換時間段，但在使用多波(一個周期)波形數據集的情況下，所述設置的波形切換時間被應用作為用于在相鄰(先前的和隨后的)波形數據集之間執行平滑轉換的平滑轉換時間段。
如果在比先前時間點a晚10ms的時間點b已經獲得了新的輸入動態值(即，已經更新了動態值)，則從數據庫中選擇一個與所獲取的新輸入動態值相對應的單元。在所示的例子中，新輸入的動態值“等于或大于d1但小于d2”，并且因此在時間點b選擇單元U2。另外，指定一個與在時間點b獲取的輸入彎音值相對應的所選擇單元的波形數據集。如果所獲取的輸入彎音值例如“等于或大于p1但小于p2”，則從所選擇單元U2指定波形2(U2-2)。因為先前波形(U2-1)和所指定的或隨后的波形(U2-2)屬于相同的單元(即，這里將在相同的單元內實行波形切換)，所以在沒有參照圖6的表的情況下將波形切換時間設置為“50ms”(參見圖5的步驟S14)。因此，所述處理通過在對于設置50ms時間的兩個波形之間執行平滑轉換合成來開始樂音合成，同時在先前的單元U2的波形1(U2-1)和隨后的所選擇單元U2的波形2(U2-2)之間進行平滑切換。
如果在比先前時間點b晚10ms的下一時間點已經獲取了新的輸入動態值和彎音值(即，已經更新了動態值)，則既不執行用于從數據庫中選擇一個與所獲取的新輸入動態值相對應的單元的操作，也不執行用于指定一個與所獲取的新輸入彎音值相對應的所選擇單元的波形數據集的操作。即，不執行這些與波形切換相關的操作，因為當前將“50ms”設置為將用于從在時間點b設置的波形U2-1切換至波形U2-2的波形切換時間，并且當已經從時間點b過去了10ms時，兩個波形之間的切換仍然處在進行中(參見圖4的步驟S5處的“是”判斷)。類似的，在比時間點b晚20ms、30ms和40ms的隨后時間點(未示)不執行這種波形切換相關操作。
在比時間點b晚50ms的時間點c，完成了從在時間點b設置的波形U2-1至波形U2-2的切換。如果在時間點c已經獲得了新輸入的動態值(即，已經更新了動態值)，則從數據庫中選擇一個與所獲取的新輸入動態值相對應的單元。在所示的例子中，在時間點c獲取的新輸入動態值“等于或大于d3但小于d4”，并因此在時間點c選擇單元U4。另外，如果在時間點c獲取的新輸入彎音值例如“小于p1”，則從所選擇單元U4的波形中指定波形1(U4-1)。因為先前波形(U2-2)和所指定的或隨后的波形(U4-1)并不屬于相同的單元(即，因為將在不同的單元之間實行波形切換)，所以通過參照圖6的表而將波形切換時間設置為“50ms”。然后，所述處理通過在對于設置50ms時間的兩個波形之間執行平滑轉換合成來開始樂音合成，同時在先前的單元U2的波形2(U2-2)和隨后的所選擇單元U4的波形1(U4-1)之間進行平滑切換。
如果在時間點d已經獲得了新輸入的動態值(即，已經更新了動態值)，所述時間點d與跟在起音部分末尾后面的預定時間段(例如，10ms的時間段)之間的邊界一致并且在所述時間點d完成從先前波形(U2-2)到隨后波形(U4-1)的切換，則從數據庫中選擇一個與所獲取的新輸入動態值相對應的單元。在所示的例子中，在時間點d獲取的新輸入動態值“等于或大于d2但小于d3”，并因此在時間點d選擇單元U3。另外，如果在時間點d獲取的新輸入彎音值例如“小于p1”，則從所選擇單元U3的波形中指定波形1(U3-1)。因為先前波形(U4-1)和指定的或隨后的波形(U3-1)并不屬于相同的單元(即，因為這里將在不同的單元之間實行波形切換)，所以如果在比時間點a早100ms時獲取的動態值與在時間點a獲取的輸入動態值之間的差的絕對值小于“1dB”，則通過參照圖6的表而將波形切換時間設置為“200ms”。然后，所述處理通過在對于設置200ms時間的兩個波形之間執行平滑轉換合成來開始樂音合成，同時在先前的單元U4的波形1(U4-1)和隨后的所選擇單元U3的波形1(U3-1)之間進行平滑切換。
即，根據上述的合成處理，對跟在起音部分結尾之后開始的持續部分進行樂音合成期間以預定的時間間隔(10ms的間隔)來執行產生與持續部分相對應的演奏風格信息的步驟。在此時，從與最后獲取的輸入動態值相對應的單元所包括的多個波形數據集中指定一個與最后獲取的輸入彎音值相對應的波形數據集，并在所指定的波形數據集的基礎上根據所產生的演奏風格信息來合成樂音。另外，在先前波形數據集和隨后指定的波形數據集之間執行平滑轉換合成的過程中，在動態值變化量以及在先前波形數據集與隨后指定波形數據集之間的關系的基礎上根據需要來調整將要執行平滑轉換合成的波形切換時間(平滑轉換時間段)。因此，動態快速改變時，本實施例允許音色以增強的響應進行變化(后續能力)。另外，當動態在較長的時間周期內以較慢的速度變化時，本實施例可有效避免音色的逐級、不平滑的變化。結果，本實施例能夠對真實再現演奏風格的高質量樂音進行合成，所述演奏風格包括了在樂音以穩定狀態持續的持續部分中隨著時間進行的音色變化。
上面已經說明了圖4的“持續部分合成處理”，其中當已經選擇了一個波形時(圖4的步驟S5的判斷為是)，如果波形切換操作處于正在進行中，則所述“持續部分合成處理”并不執行“波形切換時間控制過程”。可選擇的是，如果根據圖4的步驟S5所判斷的當已經選擇了波形時波形切換操作正處于進行中，則可加速與當前執行的波形切換相對應的平滑轉換合成，從而可在比初始設置的波形切換時間短的時間內完成波形切換。這種可選方案的優點是甚至能進一步增強對動態值變化的音色變化響應。加速的平滑轉換合成本身在現有技術中是已知的，在這里將不對其進行詳細說明。
另外，雖然上面所述實施例已經說明了根據是否需要進行波形切換來修改波形切換時間，但本發明并不局限于此。例如，可每隔10ms確定一個動態值變化量以根據動態值變化量修改波形切換時間；這種安排也能增強相對于動態值變化的音色變化響應。
另外，雖然上面所述實施例已經說明了從與輸入動態值相關的單元的不同調值波形數據集中指定一個對應于輸入調值信息的波形數據集，但本發明并不局限于此。例如，可將持續部分的波形數據集結合動態值來預先進行存儲使得可根據所獲取的動態值來直接指定波形數據集。然而，與將持續部分的波形數據集只結合動態值進行預先存儲的這一可選方案進行比較，前述本發明實施例的布置的優點在于它們允許對樂音特征進行更精確的變化控制，因為波形數據集是根據所獲取的動態值和調值信息來指定的，并且樂音是以被用來進行音色變化的波形切換時間來合成的，所述波形切換時間根據動態值變化量或調值變化量進行適當的改變。
還應意識到本發明中利用的波形數據可以是任何期望的類型，而不限于構造為與如上所述根據各種演奏風格對應的“演奏風格模塊”的那些類型。另外，個體單元的波形數據當然可以是根據適當的編碼方案(例如PCM、DPCM或ADPCM)僅通過讀出波形采樣數據而產生的數據，也可以是使用各種傳統已知的樂音波形合成方法(例如，和聲合成操作、FM操作、AM操作、濾波操作、共振峰合成操作和物理模型樂音產生方法)中的任何一種而產生的數據。即，本發明中的樂音產生器8可以利用任何已知的樂音信號產生方法，例如存儲器讀出方法，其中存儲在波形存儲器中的樂音波形采樣值數據根據響應于將要產生的樂音的調值而變化的地址數據來被順序地讀出；FM方法，其中使用上述的地址數據作為相位角參數數據來通過執行預定的調頻操作而獲取樂音波形采樣值數據；和AM方法，其中使用上述的地址數據作為相位角參數數據來通過執行預定的調幅操作而獲取樂音波形采樣值數據。即，樂音產生器8中利用的樂音信號產生方法可以是下列中的任何一種波形存儲器方法、FM方法、物理模型方法、和聲合成方法、共振峰合成方法、使用VCO、VCF和VCA的組合的模擬合成器方法、模擬仿真方法等。另外，代替使用專用硬件來構造樂音產生器8，可使用DSP和微程序的組合或CPU和軟件的組合來構成樂音產生器電路8。此外，可通過在時間分割的基礎上使用相同的電路或通過為每個通道提供一個單獨的專用電路來實現多個樂音產生通道。
另外，上述樂音合成處理中的樂音合成方法可以是所謂的重放方法，其中在到達原始設置的演奏時間之前提前獲取了現有的演奏信息并通過分析由此獲取的演奏信息來合成樂音；或者所述方法可以是實時方法，其中樂音是根據實時提供的演奏信息來被合成的。
另外，在將本發明的上述樂音合成裝置應用于電子樂器的情況下，電子樂器可以是鍵盤設備類型之外的任何類型，例如弦樂器、管樂器或打擊樂器類型。當然本發明不僅可應用于所有演奏操作單元、顯示器、樂音產生器等結構一起都并入到電子樂器主體內的電子樂器類型，而且也可應用于另外一種類型的電子樂器，其中上述的部件被單獨的提供并且通過通信設施(例如MIDI接口)、各種網絡等互相連接。另外，本發明的樂音合成裝置可包括個人計算機和應用軟件的組合，在該情況下可將各種處理程序從存儲介質(例如磁盤、光盤或半導體存儲器)或通過通信網絡提供給樂音合成裝置。此外，可將本發明的樂音合成裝置應用于自動演奏裝置(例如卡拉OK裝置和演奏鋼琴)、游戲裝置和便攜式通信終端(例如，便攜式電話)。另外，在將本發明的樂音合成裝置應用于便攜式通信終端的情況下，可通過服務器計算機來執行便攜式通信終端的部分功能使得所需的功能由便攜式通信終端和服務器計算機合作執行。即，可以以任何期望的方式安排本發明的樂音合成裝置，只要它能使用根據本發明的基本原理布置的預定軟件或硬件來合成樂音，同時根據輸入動態值、輸入彎音值等在存儲在數據庫的單元和包括在所述單元中的波形數據集之間進行適當的切換。
權利要求
1.一種樂音合成裝置，包括存儲部分，在其中與動態值關聯地存儲了用于持續樂音的多個波形；獲取部分，當將要產生持續樂音時，所述獲取部分根據所經過的時間來獲取用于對將要產生的持續樂音的音量進行控制的動態值；波形選擇部分，其從存儲在所述存儲部分中的波形中選擇與由所述獲取部分獲取的動態值相對應的波形；樂音信號合成部分，其使用從所述存儲部分選擇的與所獲取的動態值相對應的波形來合成樂音信號，所述樂音信號合成部分在從所述存儲部分相繼地選擇的波形之間執行平滑轉換合成；和確定部分，其確定所獲取的動態值隨著時間的變化量，并根據所述變化量可變地設置將要執行平滑轉換合成的波形切換時間。
2.如權利要求1中所述的樂音合成裝置，其中當動態值的變化量在一個預定的范圍內時，所述確定部分將波形切換時間設置為預定的參考時間，當動態值的變化量大于所述預定的范圍時，將波形切換時間設置為短于所述參考時間的時間，并且當動態值變化量小于所述預定范圍時將波形切換時間設置為長于所述參考時間的時間。
3.如權利要求1中所述的樂音合成裝置，其中所述確定部分參照一個預定的表格根據動態值的變化量來設置波形切換時間。
4.如權利要求1中所述的樂音合成裝置，其中所述確定部分根據動態值隨時間的變化量的絕對值來設置波形切換時間。
5.如權利要求1中所述的樂音合成裝置，其中所述確定部分根據動態值隨時間的變化量的值和所述變化量的值的正/負符號來設置波形切換時間。
6.一種樂音合成裝置，包括存儲部分，在其中與動態值關聯地存儲了多個單元，每個單元都包括與不同調值相對應的多個波形；獲取部分，其根據所經過的時間來獲取用于控制將要產生的樂音的動態值和用于控制將要產生的樂音調值的調值信息；波形選擇部分，其從存儲在所述存儲部分的單元中選擇與由所述獲取部分獲取的動態值相對應的單元，并從所選擇的單元包括的波形中選擇與由所述獲取部分獲取的調值信息相對應的波形；樂音信號合成部分，其使用從所述存儲部分選擇的與所獲取的動態值和調值信息相對應的波形來合成樂音信號，所述樂音信號合成部分在從所述存儲部分相繼地選擇的波形之間執行平滑轉換合成；和確定部分，其確定所獲取的動態值和調值信息中的至少一個的隨著時間的變化量，并根據所述變化量可變地設置將要執行平滑轉換合成的波形切換時間。
7.如權利要求6中所述的樂音合成裝置，其中當所述動態值和調值信息的至少一個的變化量在一個預定范圍內時，所述確定部分將波形切換時間設置為預定的參考時間，當動態值的變化量大于所述預定范圍時，將波形切換時間設置為短于所述參考時間的時間，并且當動態值變化量小于所述預定范圍時將波形切換時間設置為長于所述參考時間的時間。
8.如權利要求6中所述的樂音合成裝置，其中所述確定部分參照一個預定的表格根據所述動態值和調值信息中的至少一個的變化量來設置波形切換時間。
9.如權利要求6中所述的樂音合成裝置，其中所述確定部分根據所述動態值和調值信息中的至少一個的隨時間的變化量的絕對值來設置波形切換時間。
10.如權利要求6中所述的樂音合成裝置，其中所述確定部分根據所述動態值和調值信息中的至少一個的隨時間的變化量的值和所述變化量的值的正/負符號來設置波形切換時間。
11.一種合成樂音的方法，所述方法使用一個在其中與動態值關聯地存儲了用于持續樂音的多個波形的存儲部分，所述方法包括獲取步驟，當將要產生持續樂音時，所述獲取步驟根據所經過的時間來獲取用于對將要產生的持續樂音的音量進行控制的動態值；選擇步驟，該步驟從存儲在所述存儲部分中的波形中選擇與由所述獲取步驟獲取的動態值相對應的波形；樂音信號合成步驟，該步驟使用從所述存儲部分選擇的與所獲取的動態值相對應的波形來合成樂音信號，所述樂音信號合成步驟在從所述存儲部分相繼地選擇的波形之間執行平滑轉換合成；和確定步驟，該步驟確定所獲取的動態值隨著時間的變化量，并根據所述變化量可變地設置將要執行平滑轉換合成的波形切換時間。
12.一種合成樂音的方法，所述方法使用一個在其中與動態值關聯地存儲了多個單元的存儲部分，每個單元都包括與不同調值相對應的多個波形，所述方法包括獲取步驟，該步驟根據所經過的時間來獲取用于控制將要產生的樂音的動態值和用于控制將要產生的樂音調值的調值信息；選擇步驟，該步驟從存儲在所述存儲部分的單元中選擇與由所述獲取步驟獲取的動態值相對應的單元，并從所選擇的單元包括的波形中選擇與由所述獲取步驟獲取的調值信息相對應的波形；樂音信號合成步驟，該步驟使用從所述存儲部分選擇的與所獲取的動態值和調值信息相對應的波形來合成樂音信號，所述樂音信號合成步驟在從所述存儲部分相繼地選擇的波形之間執行平滑轉換合成；和確定步驟，該步驟確定所獲取的動態值和調值信息中的至少一個的隨著時間的變化量，并根據所述變化量可變地設置將要執行平滑轉換合成的波形切換時間。
全文摘要
一種樂音合成裝置和方法，能夠以預定的時間段間斷地獲取動態值，并從存儲在存儲器中的波形數據集中指定一個與所獲取的動態值相對應的用于持續樂音的波形數據集。為了產生樂音波形同時切換至所指定的波形，要使用一個根據從比當前動態值獲取時間早的預定時間至當前動態值獲取時間的動態值變化量而適當改變的波形切換時間。這種安排不但能夠根據輸入動態值可變地控制具有音色變化實現特征的樂音，而且還允許以增強的響應進行音色變化，而不會使音色變化引發不期望的逐級不平滑的感覺，由此以能夠真實再現期望音色變化的高質量來合成樂音。
文檔編號G10H7/02GK101064101SQ20071009826
公開日2007年10月31日 申請日期2007年4月25日 優先權日2006年4月25日
發明者田邑元一, 梅山康之 申請人:雅馬哈株式會社