[发明专利]形成乐音波形的方法和装置

说明书

本分案申请是基于申请号为96102313.9，申请日为1996年6月18日，发明名称为“形成乐音波形的方法和装置”的中国专利申请的分案申请。更具体说，本分案申请是基于申请号为200410061672.X，申请日为1996年6月18日，发明名称为“形成乐音波形的方法和装置”的分案申请的再次分案申请。

技术领域

本发明涉及用于根据借助算术处法装置进行的波形形成计算而形成乐音波形取样的方法。

本发明还涉及用于压缩波形数据的方法，该数据将被存储在电子乐器的存储器或带有基于波形存储器的乐音发生器的其他乐音再现装置中。

背景技术

在传统的能够同时在多个通道中产生乐音的乐音发生器中，乐音波形取样是通过采用算术处理装置而借助算术方法产生的，且在各个乐音发生通道中每一个预定单位时间里借助算术方法形成的波形取样的数目(以下称为“波形取样形成分辨率”)对于每一个通道都是保持固定的。另外，波形取样形成分辨率从每个乐音的开始至结束都是保持固定的，且传统的已知乐音发生器都不允许在乐音的算法形成期间改变波形取样形成分辨率。

术语“波形取样形成分辨率”在这里被作为描述本发明的特征概念中的一个基本量度，且每预定单位时间里借助于算术方法所形成的波形取样的数目的改变将导致由所产生的乐音覆盖的频带的上限频率的改变。

如果用每秒所要形成的取样的数目(等价取样频率)来表示波形取样形成分辨率，根据已知的取样理论，该上限频率将大约等于取样频率的1/2。例如，如果每1/375秒的单位时间算法形成128个取样，等价取样频率将为128×375＝48(kHz)，因而产生的乐音将包合上限至24kHz的频率分量。一般地，乐音的质量取决于波形取样形成分辨率，因为取样频率是确定数字乐音的质量的一个因素。

波形取样形成分辨率将直接确定每单位时间的乐音波形形成计算量，且所需的计算量将与每单位时间的取样数成正比地增大，因为每个取样的计算对不同的取样是没有显著的不同的。即，如果为了提高乐音的质量提高了波形取样形成分辨率，则所需的计算量将增大，且有时如果没有大规模的电路计算将是不可能的。因此，波形取样形成分辨率与电路规模之同的平衡在设计乐音发生器中是一个重要的因素。

然而，如乐音已知的，各个乐音发生通道中形成的乐音波形的各个频带，通常根据所要产生的音色而有所不同。因此，如果在这些通道中采用固定的共同波形取样形成分辨率，将会产生一个问题，即对于每个形成不需要宽频带的乐音波形的通道，直到一个不需要的频带都进行了无用的计算。如果将波形取样形成分辨率设定为对应于不需要宽频带的乐音波形，将产生另一个问题，即不能形成需要宽频带的乐音波形取样。

另外，在从衰减乐音的开始至结束的波形(开始至结束波形)的情况下，升高部分(attack portion)覆盖了包含很多谐波分量的宽频带，而发生了相当大程度衰减的延音部分(sustain portion)只覆盖了包含很少谐波分量的较窄频带。如果在此情况下，采用了固定的波形取样形成分辨率以形成乐音，则对于这种不需要宽频带的部分，直到一个不需要的频带都进行了无用的计算。另外，如果将波形取样形成分辨率设定为对应于不需要宽频带的波形的部分，则将产生另一个问题，即不能为需要宽频带的另一部分形成乐音波形取样。

另外，在采用基于波形存储器的乐音发生器(其中在波形存储器中预记录了多个乐音波形)中，如果希望高质量的乐音的话，通常需要记录很多乐音波形，从而要求大的波形存储器容量。为了克服这种不便，已经提出了各种方法，以降低存储乐音波形所需的存储器容量，一个例子是根据不同的乐音波形通常具有不同的频率分量这一事实。具体地，提出了在由低频分量组成的乐音波形的情况下，为了减少取样数据量应该在记录期间以低取样频率对乐音波形进行取样，从而减小所需的波形存储器容量。然而，记录取样频率有时对于不同的乐音波形是变化的，在此情况下，如果根据预定的、只由所要发声的音符数(note number)确定的频率数(即限定再现乐音的音高(Pitch)的数字，以下称为“F数”)来从波形存储器中读出任何一个乐音波形，则在乐音波形中取样频率与读取时序之间的关系将显著不同，从而产生不能获得具有希望的音高的乐音的问题。

另外，借助基于波形存储器的乐音发生器-其中F数的采用使得能够对再现频率进行精细的控制，可以根据任何记录取样频率，通过只控制F数来以所希望的音高读出乐音波形，从而补偿记录取样频率的不同。