合奏系统、音频重放设备和用于合奏系统的音量控制器的制作方法

专利名称：合奏系统、音频重放设备和用于合奏系统的音量控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及合奏(ensemble)系统，并且更具体地，涉及用于基于音频数据 代码和音乐数据代码再现音乐曲调的合奏系统，该合奏系统的音频重放设备、 以及用于该合奏系统的音量控制器。
背景技术：
存在多种声音再现器。紧致盘(compact disc )播放器是声音再现器的典 型例子，并且自动演奏器乐器是声音再现器的另一例子。要提供给紧致盘播 放器的数字数据不同于要提供给自动演奏器乐器的数字数据，使得紧致盘播 放器和自动演奏器乐器不能兼容。详细地说，通过紧致盘播放器，将表示模拟音频信号的波形上的离散值 的音频数据代码转换为电音调。另一方面，自动演奏器乐器响应于表示音符 开键事件、要产生的音调的音高、音调的响度、音符关键事件、效果、键事 件之间的时间间隔的音乐数据代码，以便产生原声音调。在红皮书(redbook) 中定义了音频数据代码，并且在MIDI(乐器数字接口 )协议中定义了音乐数据 代码的格式。自动演奏器乐器是诸如原声钢琴的原声乐器和自动演奏系统的组合。自 动演奏系统具有信息处理能力，并且包括键致动器和踏瓣致动器。键致动器 与原声钢琴的黑键和白键相关联，并且对踏瓣配备踏瓣致动器。当用户向自 动演奏系统给出指令以再演(reenact)音乐曲调时，自动演奏系统开始对音乐数 据代码进行信息处理，以便确定如何利用键致动器和踏瓣致动器来驱动键和 踏瓣。由自动演奏系统顺序地激励键致动器和踏瓣致动器，并且沿着音乐曲 调，利用键致动器和踏瓣致动器移动黑键、白键和踏瓣，而无需人类演奏者 的任何手指弹奏。紧致盘播放器包括数-模转换器、放大器和扬声器。将音频数据代码提供 给数-模转换器，使得恢复模拟音频信号。利用放大器对模拟音频信号进行均 衡和放大，并且通过音量控制器来根据指示而改变幅度。模拟音频信号被从放大器提供到扬声器，并且通过扬声器转换为电音调。由此，紧致盘播放器的声音再现处理不同于自动演奏器乐器，因此，要 通过紧致盘播放器处理的数字数据表示不同于音乐数据代码所表示的物理 量。为此，不可能基于音乐数据代码、通过紧致盘播放器再现音乐曲调，反 之亦然。然而，已对紧致盘播放器和自动演奏器乐器之间的合奏进行了尝试。在日本专利申请特开No.2001-308942中公开了 一种合奏技术的典型例子，并且 在该日本专利申请特开中公开的合奏技术被授予日本专利No.3584849号。对 于紧致盘播放器和自动演奏器乐器之间的合奏，使用CD-DA(紧致盘-数字 音频)。调制音乐数据代码，并且将调制的音乐信号转换为准(quasi)音频数据 代码。将准音频数据代码存储在用于右声道的数据块中，并且将音频数据代 码存储在用于左声道的数据块中。将音频数据代码提供给紧致盘播放器。另 一方面，将准音频数据代码恢复为音乐数据代码，并且将音乐数据代码提供 给自动演奏器乐器。在现有技术的合奏系统中碰到一个问题，即，用户不能改变原声音调的 响度。当正通过与紧致盘播放器合奏的自动演奏器乐器再现音乐曲调时，用 户可通过紧致盘播放器的音量控制器来改变电音调的音量。然而，用户不能 改变通过自动演奏器乐器产生的原声音调的响度。发明内容因而，本发明的一个重要目的是提供一种合奏系统，通过用户的单个操 纵在音调响度方面同时改变其系统组件。本发明的另一重要目的是提供一种音频重放设备，其形成合奏系统的一 部分。本发明的还一个重要目的是提供一种音量控制器，其使得可以改变通过 合奏系统的系统组件产生的音调的响度。根据本发明的一个方面，提供了一种用于分別从音频数据和表示要产生 的音调的至少音高和响度的音乐数据中再现第一类音调和第二类音调的合奏 系统，包括声音信号生成器，产生代表音频数据的音频信号和代表音乐数 据的音乐信号；音量控制操纵器，由用户操纵，以便同时改变所述第一类音 调的响度和所述第二类音调的响度；音量控制信号生成器，连接到所述音量控制操纵器，并且产生代表基于所述用户的操纵的所述第一类音调和所述第二类音调这两者的响度目标值的音量控制信号；第一音量数据改变器，连接到所述声音信号生成器和所述音量控制信号生成器，并响应于所述音量控制信号，以改变表示所述第一类音调的响度的所述音频数据；第二音量数据改 变器，连接到所述声音信号生成器和所述音量控制信号生成器，并响应于所 述音量控制信号，以改变表示所述第二类音调的所述响度的所述音乐数据； 以及信号-声音转换器，连接到所述第一音量数据改变器和所述第二音量数据 改变器，将从所述第一音量数据改变器输出的音频信号转换为所述响度目标 值上的所述第一类音调，并基于从所述第二音量数据改变器输出的所述音乐 信号而产生所述响度目标值上的所述第二类音调。根据本发明的另一方面，提供了一种用于产生音量调节音频信号和音量 调节音乐数据代码的音频重放设备，包括声音信号生成器，产生代表音频数据的音频信号和代表音乐数据的音乐信号，其中所述音频数据表示第 一类 音调，所述音乐数据表示第二类音调的至少音高和响度；音量控制操纵器， 由用户操纵，以便同时改变所述第一类音调的响度和所述第二类音调的响度； 音量控制信号生成器，连接到所述音量控制操纵器，并且产生代表基于所述 用户的操纵的所述第一类音调和所述第二类音调这两者的响度目标值的音量 控制信号；第一音量数据改变器，连接到所述声音信号生成器和所述音量控 制信号生成器，并响应于所述音量控制信号，以改变表示所述第一类音调的 响度的所述音频数据，由此产生经音量调节的音频信号；以及第二音量数据 改变器，连接到所述声音信号生成器和所述音量控制信号生成器，并响应于 所述音量控制信号，以改变表示所述第二类音调的响度的所述音乐数据，由 此产生所述经音量调节的音乐数据代码。根据本发明的再一方面，提供了 一种用于修改表示要产生的音调的至少 音高和响度的音乐数据代码的音量控制器，包括评估器，被提供有同时表 示所述音调的响度和要从音频数据代码产生的其它音调的响度的音量控制信 号，并且基于所述音频控制信号而确定所述音调的响度的目标值；代码还原 器，被提供有音乐信号，并且将所述音乐信号还原为所述音乐数据代码；以 及音量数据修改器，连接到所述评估器和所述代码还原器，并且将表示响度产生音量调节的音乐数据代码。


根据结合附图的以下说明，将更清楚地理解合奏系统、音频重放设备和音量控制器的特征和优点，其中图1是示出自动演奏器乐器以及本发明的音频重放设备和音量控制器的 结构的示意性侧视图，图2是示出音频重放设备的系统配置和音量控制器的系统配置的框图， 图3是示出表示音符开键事件的音乐数据代码的结构的视图， 图4是示出自动演奏器乐器的系统配置的框图，图5是示出本发明的另一合奏系统的音频重放设备的系统配置和音量控 制器的系统配置的框图，图6是示出由合奏系统中并入的重放控制器的包络线(envelop)检测器执 行的作业序列的流程图，图7是示出包络线检测器的输入输出特性的迟滞性(hysteresis)的图，图8是示出图5所示的合奏系统的变型的音频重放设备的系统配置和音 量控制器的系统配置的框图，图9是示出均在本发明的再一合奏系统中并入的音频重放设备的系统配 置和音量控制器的系统配置的框图，图10是示出具有本发明的内置音量控制器的自动演奏器钢琴和音频重 放设备的结构的示意性侧视图，图11是示出具有本发明的内置音量控制器和音频重放设备的自动演奏 器钢琴的结构的示意性侧视图，以及图12是示出具有本发明的内置音量控制器和内置音频重放设备的自动 演奏器钢琴的结构的示意性侧视图。
具体实施方式
采用本发明的合奏系统用于分别从音频数据和表示要产生的音调的至少 音高和响度的音乐数据中再现第一类音调和第二类音调。音乐数据表示要产 生的第二类音调的音高和响度，而音频数据表示第一类音调的另一属性。在此情况下，用户可利用音量控制操作器来同时改变第一类音调的响度和第二 类音调的响度。该合奏系统包括声音信号生成器、音量控制操纵器、音量控制信号生成 器、第一音量数据改变器、第二音量数据改变器和信号-声音转换器。音量控 制操纵器连接到音量控制信号生成器。声音信号生成器和音量控制信号生成 器连接到第一音量数据改变器，并且还连接到第二音量数据改变器，第一音 量数据改变器和第二音量数据改变器这两者都连接到信号-声音转换器。声音信号生成器产生代表音频数据的音频信号和代表音乐数据的音乐信 号，并将音频信号和音乐信号提供到第一音量数据改变器和第二音量数据改 变器这两者。当用户希望同时改变第一类音调的响度和第二类音调的响度时， 他或她将音量控制操纵器操纵一定的位移，并且音量控制信号生成器基于用 户的操纵而产生代表第一类音调和第二类音调这两者的响度目标值的音量控 制信号。将音量控制信号从音量控制信号生成器提供到第一音量数据改变器和第 二音量数据改变器这两者。第一音量数据改变器响应于音量控制信号，以便 改变表示第一类音调的响度的音频数据，并且第二音量数据改变器也响应于 音量控制信号，以便改变表示第二类音调的响度的音乐数据。由此，通过由 音量控制信号代表的音量控制数据来相互独立地修改音频数据和音乐数据。 尽管音频数据和音乐数据表示音调的不同属性，但是通过分别适用于改变音 频数据和音乐数据代码的第 一音量数据改变器和第二音量数据改变器中的数 据转换，分别改变表示第一类音调的响度的音频数据和表示第二类音调的响 度的音乐数据。在数据转换之后，音频信号和音乐信号被从第一音量数据改变器和第二 音量数据改变器提供到信号-声音转换器，并且通过信号-声音转换器而转换为 第一类音调和第二类音调。合奏系统的上述系统组件被合并到单个或多个设备中。所有的上述系统 组件可形成单个设备，例如自动演奏器乐器或电子键盘。否则，声音信号生 成器、音量控制操纵器和第一音量数据改变器以及用于第一类音调的部分信 号-声音转换器可形成音频重放设备，并且用于第二类音调的其它部分的信号-声音转换器可形成另一重放设备，例如，自动演奏器乐器或电子键盘。第二 音量数据改变器可形成物理上独立于所述音频重放设备和所述另一重放设备 的单个设备，或者形成所述音频重放设备的另一部分或所述另一重放设备的 另一部分。篇一颠辦首先参照附图的图1，采用本发明的合奏系统大体上包括音频重放设备1、音量控制器2和自动演奏器乐器26。利用音频重放设备1将音频数据代 码转换为电音调，并利用自动演奏器乐器26、基于音乐数据代码产生原声音 调。音量控制器2连接在音频重放设备1和自动演奏器乐器26之间，并将表 示音调响度的音乐数据代码的音乐数据从原始值变为其它值。利用音频重放 设备的音量控制转盘(dia1)13 (见图2)来改变电音调的响度，并且通过音量 控制转盘13的旋转来同时改变原声音调的响度。在此实例中，将一组音乐数据代码调制为准音频数据代码，并且将音频 数据代码和准音频数据代码存储在紧致盘-数字音频CD中。准音频数据代码 被存储在用于右声道的数据块中，并且音频数据代码被存储在用于左声道的 数据块中。自动演奏器乐器26包括原声钢琴27、自动演奏系统28和电子音调生成 系统29。自动演奏器乐器26基于表示音乐曲调的音乐数据代码来再现原声 钢琴音调或电子音调。音乐数据代码被分为几种，并且"键事件数据代码"、"效 果数据代码"和"持续时间数据代码"属于不同的种类，其中"键事件数据代 码"表示音符开键事件、被分配给要按下的键的音符编号(即，音调的音高) 和键速度(即音调的响度)，或者音符关事件和被分配给要释放的键的音符编 号；"效果数据代码，，表示要赋予音调的效果；"持续时间数据代码"表示键事 件和下 一键事件之间的时间段。自动演奏系统28基于音乐数据代码，在原声钢琴27上演奏音乐曲调， 而无需人类演奏者的任何手指弹奏。利用电子音调生成系统29、基于音乐数 据代码产生音频信号，并将其转换为电子音调。由此，用户可在自动演奏系 统和电子音调生成系统29之间进行选择。原声钢琴27包括键盘27a (即，黑键27b和白键27c的排列)、动作单 元27d、弦槌27e、琴弦27f、制音器27h、踏瓣机构27j和钢琴箱体27k。键 盘27a被安装在形成钢琴箱体27k的底部的中盘上，黑键27b和白键27c在 其中部与动作单元27d相链接，在其后部与制音器27h相链接。动作单元27d 还与弦槌27e相链接，并且弦槌27e正对着琴弦27f。根据键27b/27c的轨线 (loci)上的键位置，制音器27h与琴弦27f分开和接触。踏瓣机构27j与键盘 27a和制音器27h相链接，并且人类演奏者和自动演奏系统28直接改变键盘27a和制音器27h,以进行人为表达。当所有的黑和白键27b/27c都停留在静止位置上时，弦槌27e与琴弦27f 分开，并且制音器27h保持与琴弦27f接触，如图l所示。当人类演奏者按下黑和白键27b/27c之一时，按下的键27b/27c开始在轨 线上行进。当按下的键27b/27c正在轨线上行进时，按下的键27b/27c使制音 器27h与琴弦27f分开，并致动相关联的动作单元27d。被致动的动作单元 27d驱动弦槌27e向着琴弦27f旋转。弦槌27e在旋转终点处与琴弦27f碰撞， 并使得琴弦27f振动。振动的琴弦27f随即使得形成钢琴箱体27k的一部分的 音板振动，并且从原声钢琴27发出原声钢琴音调。弦槌27e在琴弦27f上弹 回，并被动作单元27d捕捉。原声钢琴音调的响度与弦槌27e在与琴弦27f碰撞前瞬间的速度成比例。 人类演奏者和自动演奏系统28用力地按下黑键27b和白键27c，以便产生大 响度的原声钢琴音调。另一方面，人类演奏者和自动演奏系统28轻轻地按下 黑键27b和白键27c,以产生小响度的原声钢琴音调。当人类演奏者释放被按下的键27b/27c时，释放的键27b/27c开始在轨线上向后行进。释放的键27b/27c允许制音器27h向着琴弦27f移动，并且与振动的琴弦27f接触，以便衰减振动。释放的键27b/27c还允许动作单元27d返回图1所示的静止位置。当人类演奏者和自动演奏系统对原声钢琴音调赋予人为表达时，人类演奏者和自动演奏系统28压下踏瓣机构27j的踏瓣，并使原声钢琴音调延长或在响度上减少。自动演奏系统28包括电磁控制致动器28a、键传感器28b、踏瓣传感器 28c和电子系统28d。电磁控制致动器28a是为黑键27b、白键27c和踏瓣机 构27j配备的，并且由电子系统28d选择性地激励，以便使得黑键27b、白键 27c和5势瓣才几构27j移动。音量控制器2连接到电子系统28d,并且电子系统28d连4^到电子音调 生成系统29。当自动演奏器音乐26正在再现音乐曲调时，将音乐数据代码 从音量控制器2提供到电子系统28d,并且电子系统26d通过驱动信号S4和 S5而选择性地驱动电磁控制致动器28a,以便基于所接收的MIDI文件中存 储的音乐数据代码而压下和释放黑键27b、白键27c和踏瓣机构27j。当用户 选择电子音调时，将音乐数据代码从电子系统28d传输到电子音调生成系统29,并且将基于音乐数据代码产生的音频信号转换为电子音调。电子系统28d包括信息处理器和例如脉宽调制器的电流驱动电路(未示出)。用于自动演奏的计算机程序在信息处理器上运行，以便实现被称为"初步数据处理器28f，、"运动控制器28h"和"伺服控制器28j"的功能。因为键事 件数据代码和效果数据代码是基于它们被提供给理想MIDI乐器的假设而产 生的，所以要对于自动演奏器乐器26个性化处理(individualize)事件数据和效 果数据。初步数据处理器28f使对于自动演奏器乐器26个性化处理所接收的 MIDI文件中的音乐数据代码。当计算机程序正在信息处理器上运行时，初步数据处理器28f基于持续 时间数据代码，测量从前一键事件和前一踏瓣事件起经过的时间，并且在该 时间段期满时，将新的键事件数据代码或新的踏瓣事件数据代码提供给运动 控制器28h。。假设要处理音符开事件数据代码的时刻来临。运动控制器28h分析事件 数据，并确定参考前向键轨迹。参考前向键轨迹是随着时间一起变化的目标 键位置的一系列值。如果黑键27b或白键27c在参考前向键轨迹上行进，则 弦槌27e在要产生原声钢琴音调的目标时刻与琴弦27f碰撞，并且通过琴弦 27f的振动生成具有响度目标值的原声钢琴音调。因此，键事件数据代码中的 键速度被反映到参考前向键轨迹。将目标键位置的值周期性地从运动控制器 28h提供到伺服控制器28j。键传感器28b将指示相关联的黑键27b和白键27c的实际键位置的键位 置信号Sl提供到伺服控制器28j。伺服控制器28j根据一系列目标键速度值 来计算目标键速度值，并根据一系列实际键位置值来计算实际键速度值，并 将该目标键位置值和目标键速度值与实际键位置值和实际键速度值进行比 较，以便确定目标键位置和实际键位置之间的差、以及目标键速度和实际键 速度之间的差。伺服控制器28j按照使得键位置的差和键速度的差最小化的 方式来增加或减少驱动信号S4的平均电流的目标值，并且电流驱动电路(未 示出)将驱动信号S4调整为该平均电流的目标值。周期性地对于黑/白键 27b/27c重复上述操作。由此，用于黑键和白键27b/27c的电磁控制致动器28a、 键传感器28b、伺服控制器28j和电流驱动电路(未示出)形成伺服控制环， 并且通过该伺服控制环来强制黑键27b和白键27c在参考前向键轨迹上行进。假设要处理音符关事件数据代码的时刻来临。运动控制器28h基于音符关事件数据而确定参考后向键轨迹。参考后向键轨迹是向着静止位置的目标键位置的一系列值。如果黑键27b或白键27c在参考后向键轨迹上行进，则 释放的键27b/27c允许制音器27h在使音符关事件发生的时刻与振动的琴弦 27f接触，并衰减原声钢琴音调。将目标键位置的值周期性地从运动控制器 28h提供到伺服控制器28j，并且通过伺服控制环，伺服控制器28j强制释放 的键27b/27c在参考后向键轨迹上行进。假设要处理效果数据代码的时刻来临。运动控制器28h基于效果数据确 定参考踏瓣轨迹。参考踏瓣轨迹是目标踏瓣位置的一 系列值，并且将目标踏 瓣位置的值周期性地从运动控制器28h提供到伺服控制器28j。踏瓣传感器 28c监视踏瓣机构27j的踏瓣，并且将指示实际踏瓣位置的踏瓣位置信号S3 提供到伺服控制器28j。伺服控制器28j计算目标踏瓣速度和实际踏瓣速度， 并按照使目标踏瓣位置和实际踏瓣位置之间的差以及目标踏瓣速度和实际踏 瓣速度之间的差最小化的方式来确定驱动信号S5的平均电流。电流驱动电路 (未示出)将驱动信号S5调整为该平均电流的值，并且将驱动信号S5从电 流驱动电路(未示出)提供到为踏瓣配备的电磁控制致动器28a。周期性地重 复上述操作，并强制踏瓣在参考踏瓣轨迹上行进。当正基于所接收MIDI文件的音乐数据代码再现音乐曲调时，对于所有 的要按下和释放的黑键和白键27b/27c以及所有的要压下和释放的踏瓣，重 复上述控制序列。这使得重放音乐曲调。图2示出了音频重放设备1的系统配置和音量控制器2的系统配置。音频重放设备1包括紧致盘驱动器la、用于右声道的转换器11、用于左 声道的转换器12、音量控制转盘13、位移检测器14、特征转换器15、乘法 器16和17、以及声音系统24。紧致盘驱动器la连接到转换器11和12,转 换器11和12分别连接到乘法器16和17。声音系统24包括放大器24a和扬 声器24b。如前所述，基于音乐数据代码调制的准音频数据代码被存储在用于右声 道的数据块中，并且音频数据代码被存储在用于左声道的数据块中。将准音 频数据代码从紧致盘驱动器la提供到转换器ll，并且从该准模拟音频数据代 码产生模拟准音频信号m(t)。另一方面，将音频数据代码从紧致盘驱动器la 提供到转换器12，并且从音频数据代码产生模拟音频信号a(t)。模拟准音频 信号的幅度不会大幅变化，即，几乎是恒定的，因为模拟准音频信号是基于表示各种MIDI消息的音乐数据代码而调制的。音量控制转盘13连接到位移检测器14，并且用户旋转音量控制转盘13, 以便指示音频重放设备1改变电音调的响度。将旋转角转换为代表音量控制 转盘13的旋转角(即位移)的检测信号v。位移检测器13连接到特征转换器15，使得将检测信号v从位移检测器 14提供到特征转换器15。人类将音调响度的变化识别为对数函数。换言之， 当人类正在通过音频重放设备不断产生音调的条件下旋转音量控制转盘时， 人类感觉到每单位角度的音调响度的增量逐渐减小。为此，即使将音调调整 到他或她喜欢的响度，音调也会太响，以致人类听起来不舒服。期望的是， 按照消除被表示为对数函数的倾向的方式来转换旋转角。为此，特征转换器 15对检测信号v执行指数变换v，=Axev 等式1其中A是基于电势电平和电路特性确定的常数。由此，将检测信号v转 换为音量控制信号v'。将音量控制信号v，从特征转换器15提供到乘法器16和17。利用乘法器 16和17，将模拟准音频信号m(t)的值和模拟音频信号a(t)的值乘以音量控制 信号v，的值，并且将调节后的准音频信号(v，.m(t))和调节后的音频信号 (v，.a(t))分别从乘法器16和17提供到音量控制器2和声音系统24。通过 放大器24a来均衡和放大调节后的音频信号(v，'a(t)),之后，通过扬声器24b 将其转换为电音调。音量控制器2包括解调器21、包络线检测器22、音量数据提供器23、 音量数据改变器25和偏移控制器30。音量数据提供器23具有逆变换器23a 和偏移加法器23b。乘法器16连接到解调器21和包络线检测器22，并且解 调器21和包络线检测器22分别并行连接到音量数据改变器25和音量数据提 供器23。在音量数据提供器23中，逆变换器23a连接到偏移加法器23b,并 且包络线检测器22连接到逆转换器23a。偏移控制器30和逆变换器23a连接 到偏移加法器23b的输入节点，并且偏移加法器23b的输出节点连接到音量 数据改变器25。音量数据改变器25的输出节点连接到自动演奏器乐器26。音量控制器2实现以下功能。通过解调器21,将调节后的准音频信号 (v，.m(t))恢复为音乐数据代码或MIDI数据代码。例如，在解调器21中采 用了在日本专利申请特开2001-308942中公开的解调技术。另一方面，利用包络线检测器22确定调节后的准音频信号(v，.m(t))的包络线，并且包络线 检测器22向音量数据提供器23通知值v，。因为从基于音乐数据代码的比特 串产生的准音频数据代码而产生模拟准音频信号m(t)，所以模拟准音频信号 的幅度总是恒定的，并且通过乘法器16的乘法，幅度增加到v，倍。换言之， 调节后的准音频信号(v，.m(t))的包络线和模拟准音频信号m(t)之间的比率 等于值v，。可以基于调节后的准音频信号(v，.m(t))的包络线来确定值v，。音量数据提供器23基于位移量和偏移值而确定音量调节信号，并且将音 量调节信号从音量数据提供器23提供到音量数据改变器25。详细地，逆变换器23a对从包络线确定的音量控制信号v，的值进行指数 变换的逆变纟奐。该逆变换表示为v=ln(v，/A) 等式2其中ln是自然对数。因此，通过逆变换获得检测信号v的恢复值。将偏 移值B和检测信号v的恢复值从偏移控制器30和逆变换器23a提供到偏移加 法器23b,并且利用偏移加法器23b,将偏移值B加到检测信号v的恢复值。 由此，将音量调节信号的值给出为恢复值和偏移值B的和。用户通过偏移控制转盘30a的旋转来向偏移加法器23b给出偏移值B。 尽管利用位移检测器14将音量控制转盘13的旋转转换为检测信号v，但是 例如变量寄存器和晶体管的电路组件的特性在各个产品之间不是恒定的。此 外，在音频数据代码和准音频数据代码之间的记录条件不是均衡的。这些偏 差和差异导致模拟音频信号a(t)和模拟准音频信号m(t)之间的平衡是不完美 的。为了消除那些偏差差异，用户通过偏移控制器30向偏移加法器23b给出 偏移值B。用户在他或她正在听电音调和电子音调/原声钢琴音调时旋转偏移 控制转盘30a。如将结合音量数据改变器25描述的，基于恢复值v和偏移值 B的和来改变表示速度的数据字节，使得电音调与电子音调或原声钢琴音调 很好地平衡。音量数据改变器25包括信息处理系统，因此具有信息处理能力。信息处 理系统包括中央处理单元、外设处理器、由随机存取存储器实现的工作存储 器、程序存储器和信号接口。通过数据处理来改变表示速度(即，音调响度) 的音乐数据，并且将经音量调节的音乐数据代码从音量数据改变器25提供到 自动演奏器乐器26。图3示出了表示音符开键事件的音乐数据代码。音乐数据代码被分为状态字节和数据字节。状态字节表示音符开键事件。"9nH"被分配给MIDI协议 中的音符开键事件，并且"n，，是声道(channel)编号。如前所述，用户选择自动 演奏系统28或电子音调生成系统29。自动演奏系统28和电子音调生成系统 29具有不同的声道编号n，并且电子系统28d根据声道编号n而将音乐数据 代码引导到自动演奏系统28或电子音调生成系统29。数据字节分别表示音 符编号和速度。要产生的音调的音高与音符编号相关，并且在MIDI协议中， 音符编号从0到127变化。速度意味着要产生的音调的响度，并且在MIDI 协议中从1到127变化。当音乐数据代码到达信号接口时，中央处理单元检查音乐数据代码，以 查看状态字节是否表示音符开键事件。如果状态字节是"9nH"，则答复是肯定 的，并且将音乐数据代码临时存储在工作存储器中。中央处理单元响应于音 量调节信号，将速度从原始十六进制数变为新的十六进制数。由此，音量数据改变器25增加、降低或保持速度，并产生经音量调节的音乐数据代码。将经音量调节的音乐数据代码从音量数据改变器25提供到自动演奏器 乐器26,并且自动演奏系统基于该经音量调节的音乐数据代码和也从音量数 据改变器25提供到自动演奏器乐器26的其它音乐数据代码，在原声钢琴27 上重演音乐曲调。图4示出了自动演奏器乐器26的系统配置。因为前面参照图1描述了原 声钢琴2 7和自动演奏系统2 8,所以将描述集中于电子音调生成系统2 9 。电子音调生成系统29包括音调生成器26b、放大器26e和扬声器26f。 波形存储器和数据读取器被合并到音调生成器26b中。多组波形数据被存储 在波形存储器中，并且表示要产生的音调的波形。通过每个数据读取器连续 地读出波形数据，用于产生电子音调，并且通过数-才莫转换器将读出的波形数 据恢复为模拟音频信号的波形。放大器26e对模拟音频信号进行均衡和放大， 并且利用扬声器将模拟音频信号转换为电子音调。主音量消息和音符开键事件数据的速度数据表示要产生的音调的响度。 在产生电子音调的情况下，通过放大器26e进行音量改变。假设状态字节具有表示电子音调生成系统29的声道编号。经音量调节的 音乐数据代码和其它音乐数据代码被从音量数据改变器25提供到电子系统 28d，并且利用电子系统28d而引导到电子音调生成系统29。当经音量调节 的音乐数据代码到达音调生成器时，从波形存储器中选^^一组波形数据，并且准备好通过数据读取器之一读出。当正从波形存储器中读出波形数据时， 将波形数据从数据读取器提供到数-模转换器26d，并且在数-模转换器中将其 合成为要产生的音调的波形。由此，将波形数据恢复为模拟音频信号的波形。模拟音频信号被从数-模转换器26d提供到放大器26e,并且利用放大器26e而均衡和放大。模拟音频信号被从放大器26e提供到扬声器26f,并被转换为电子音调。对所有要产生的电子音调重复上述数据处理和信号转换。 当表示音符关键事件的音乐数据代码到达音调生成器26b时，音调生成器26b开始衰减波形数据的幅度，以便使模拟音频信号的幅度最小化。由此，衰减了音调。合奏系统如下操作。假设用户将CD-DA放到紧致盘驱动器la的盘托架 上。准音频数据代码被存储在用于右声道的数据块中，并且音频数据代码被 存储在用于左声道的数据块中。通过音频重放设备的操纵面板上的按钮，用 户命令音频重放设备1通过与自动演奏器乐器26的合奏而再现由准音频数据 代码和音频数据代码表示的音乐。然后，紧致盘驱动器la开始读出准音频数 据代码，并从CD-DA读出音频数据代码。将准音频数据代码从紧致盘驱动器 la提供到转换器11，并通过转换器11将其转换为模拟准音频信号m(t)。另 一方面，将音频数据代码从紧致盘驱动器la提供到转换器12，并通过转换器 12将其转换为模拟音频信号a(t)。用户旋转音量控制转盘13以便将音调响度调整到他或她的喜好值。旋转 角表示响度的喜好值v。利用位移检测器14检测该旋转角，并且将表示响度 的检测信号v从位移检测器14提供到特征转换器15。特征转换器15通过指 数变换而确定值v，，并且将音量控制信号v，提供到乘法器16和17。将模拟准音频信号m(t)的波形上的值乘以音量控制信号的值v，，并且还 将模拟音频信号a(t)的波形上的值乘以音量控制信号的值v，。将调节后的准 音频信号(v，.m(t))从乘法器16提供到调制器12和包络线检测器22这两者， 并且将调节后的音频信号(v，.a(t))从乘法器17提供到声音系统24。通过放大器24a均衡和放大该调节后的音频信号(v、a(t)),之后，将其 转换为电音调。因为调节后的音频信号(v，.a(t))比模拟音频信号a(t)大(v，) 倍，所以电音调的响度符合用户的听觉感受。另一方面，通过解调器21将调节后的准音频信号(v，'m(t))解调为音乐数据代码，并且利用包络线检测器22来确定调节后的准音频信号(v，'m(t)) 的包络线。对调节后的准音频信号(v，.m(t))给出包络线，并且将值v，确定 为调节后的准音频信号的包络线和模拟准音频信号m(t)之间的比率。将指示 值v，的检测信号从包络线检测器22提供到逆变换器23a。通过逆变换器23a 对值v，进行对数变换，即指数变换的逆变换，使得根据值v，计算出位移的值 v。利用偏移加法器23b将偏移值B加到值v上，并且将经音量调节的、指示 (v，+B)的信号从偏移加法器23b提供到音量改变器25。在以下描述中，为简 单起见，假设偏移值B为0。将音乐数据代码间歇性地从解调器21提供到音量改变器25。音量改变 器25检查音乐数据代码，以查看状态字节是否表示音符开键事件(9nH)。 当答案是否定时，将音乐数据代码从音量改变器25提供到电子系统28d。另 一方面，当音乐数据代码具有状态字节(9nH)时，音量改变器25从音乐数据 代码中提取表示速度的数据字节，并且基于速度的原始值和值v来计算速度 的调节值。音量改变器将数据字节从原始值重写为调节值，并将调节后的音 乐数据代码提供到电子系统28d。假设在用户选择电子音调的情况下，经调节的音乐数据代码到达电子系 统28d。电子系统28d基于速度的调节值确定放大器26e的增益，并且将代表 增益的控制信号从电子系统28d提供到放大器26e。将经调节的音乐数据代码 提供到音调生成器26，并且将波形数据从音调生成器26b提供到数-模转换器 26d。从波形数据产生模拟音频信号，并将模拟音频信号提供到放大器26e。 在均衡化之后，以该增益来放大模拟音频信号，以便通过扬声器26f产生喜 爱的响度值的电子音调。结果，通过音量控制转盘13,电子音调(electronic tone) 与电音调(electric tone)—起在响度上发生变化。当用户选择原声钢琴音调时，将经调节的音乐数据代码提供到运动控制 器28h。运动控制器28h基于经调节的音乐数据代码和表示从前一键事件起 的时间段的音乐数据代码，确定参考前向键轨迹。如果用户通过音量控制转 盘13的旋转而增加音调响度，则参考前向键轨迹的梯度变大。另一方面，如 果用户减少音调响度，则参考前向键轨迹的梯度减小。伺服控制器28j强制 黑键27b或白键27c在参考前向键轨迹上行进。如前结合图1所示的伺服控 制器28j所描述的，参考前向键轨迹是目标键位置相对于时间的一系列值。 为此，黑键27b或白键27c在具有变大的梯度的参考前向键轨迹上以更高的速度移动，并且在具有减小的梯度的参考前向键轨迹上緩慢移动。键速度越大，则弦槌速度越大；弦槌速度越大，则原声钢琴音调的响度越大。由此，原声钢琴音调的响度与音乐数据代码中定义的速度V的值成比例。结果，通过音量控制转盘13,原声钢琴音调与电音调一起在响度上发生变化。如从前述说明将清楚，通过音量控制转盘13，用户可同时改变电音调的 响度以及电子音调/原声钢琴音调的响度，而不考虑音频重放设备1和自动演 奏器乐器2 6之间的音量控制原理的差异。转到附图的图5,采用本发明的另一合奏系统大体上包括音频重放设备 1A、音量控制器2A和自动演奏器乐器26A。音频重放设备1A和自动演奏器 乐器26A分别类似于音频重放设备1和自动演奏器乐器26,为此，为简洁起 见，利用与指定音频重放设备l的系统组件的附图标记相同的附图标记来标 记音频重放设备1A的系统组件，而不加详细说明 除了包络线检测器22A之外，音量控制器2A在电路配置上类似于音量 控制器2。利用指定音频控制器2中的相应电路组件的附图标记来标记其它 电路组件，并且将描述集中于包络线检测器22A。在此实例中，包络线检测 器22A具有信息处理能力，并且将信息处理器与程序存储器和工作存储器一 起合并到包络线检测器22A中。所示的计算机程序在信息处理器上运行，并 具有图6所示的子例程。如后面将描述的，通过执行该子例程程序来吸收包 络线的紋波(ripple)。在第一实施例中，调节后的准音频信号的峰值几乎是恒定的。然而，调 制技术对包络线的稳定性具有不可忽略的影响。在所采用的调制技术使调节 后的准音频信号的包络线更不稳定的情况下，如图7所示，包络线检测器22A 的输入-输出特性具有了迟滞性。常数HYST表示迟滞环路的一半宽度，并且 与计算机程序一起存储在程序存储器中。常数HYST会随着调制技术而发生 变化。在系统初始化期间，将静态变量"center (中值)"设置为0。信息处理 器周期性地进入子例程程序，并执行以下操作。如步骤S101,信息处理器在调节后的准音频信号(v，+B)的波形的包络线 上提取输入值，从而确定包络线上的输入值。接着，如步骤S102，信息处理器将输入值与静态变量"center，，进行比较， 以查看输入值是否比静态变量"center"大至少所述常数HYST。当输入值宽幅摆动时，步骤S102处的答复是肯定"是"。然后，如步骤S104，将静态变量 "center"变为"centeFinput-HYST"(中值输入-HYST)。信息处理器输出静态 变量"center",作为包络线上的调节值。另一方面，当步骤S102处的答复是否定"否，，时，如步骤103,信息处理 器比较静态变量"center"和输入值之间的差，以查看静态变量"center"是否比输 入值大至少所述常数"HYST" 当步骤S103处的答复是肯定"是"时，信息处 理器确定该结果作为包络线上的调节值。然而，当步骤S103处的答复是否定 "否"时，信息处理器输出静态变量"center"作为包络线上的调节值。当输入值正在增加时，输入值与输出值如箭头PATH1所示相关。当输入 值从上升变为下降时，该相关性如箭头PATH2所示移动。当输入值正在减少 时，该相关性如箭头PATH3所示移动。当输入值从下降变为上升时，该相关 性如箭头PATH4所示移动。由此，迟滞环路增强了包络线的稳定性。音量控制器2A的其它操作类似于音量控制器2，所以为简洁起见，下文中不进行进一步的描述。如将从前述说明中理解的，类似于第一实施例，用户可利用单个音量控制转盘13来同时改变电音调的响度和原声钢琴音调/电子音调的响度。此外， 包络线检测器22A的输入-输出特性具有迟滞性，使得包络线检测器22A准 确地确定音量控制信号的值v，，而不考虑调节后的准音频信号(vm(t))的包 络线的较差的稳定性。 ,二实^树的f型信号，但迟滞环路不适用于通过另 一调制技术调制的调节后准音频信号。如前所述，常数HYST随着调制技术而发生变化。为了处理从通过不同 种类的调制技术调制的准音频数据代码产生的准音频信号m(t),在第二实施 例的变型中，如图8所示，在乘法器16和包络线检测器22A之间连接鉴别 器22Aa。通常，用来调制载波信号的基带信号根据用来产生调制信号的调制 技术，具有边沿-边沿间隔的唯一值。鉴别器22Aa测量基带信号的边沿-边沿 间隔，并且确定调制技术。鉴别器22Aa将代表调制技术的控制信号提供到包 络线检测器22A，并且信息处理器读出对应于该调制技术的常数HYST。由 此，基于适合于所采用的调制技术的常数HYST,确定迟滞环路。在日本专 利申请No. 2000-363725中公开了鉴别技术。如从前述说明将理解的，类似于第二实施例，利用单个音量控制转盘13, 用户可同时改变电音调的响度和原声钢琴音调/电子音调的响度。包络线检测器22A的输入-输出特性具有迟滞性，使得包络线检测器22A准确地确定音 量控制信号的值v，，而不考虑调节后的准音频信号(vm(t))的包络线的较差 稳定性。此外，该变型的音量控制器2A具有用于确定在调制器中采用的调 制技术的鉴别器22Aa，使得包络线检测器22A对输入-输出特性给出适当的 迟滞性。转到附图的图9,采用本发明的再一合奏系统大体上包括音频重放设备 1B、音量控制器2B和自动演奏器乐器26B。音频重放设备1B和自动演奏器 乐器26B分别类似于音频重放设备1和自动演奏器乐器26，为此，为简洁起 见，利用与指定音频重放设备l的系统组件的附图标记相同的附图标记来标 记音频重放设备1B的系统组件，而不加详细说明。除了音乐数据产生器25B之外，音量控制器2A在电路配置上类似于音 量控制器2。利用指定音频控制器2中的相应电路组件的附图标记来标记其 它电路组件，并且将描述集中于音乐数据产生器25B。用音乐数据产生器25B代替音量数据改变器25/25A，并且将解调器21 连接到自动演奏器乐器26B,以便将恢复的音乐数据代码提供到自动演奏器 乐器26B。音乐数据产生器25B产生表示控制改变消息的音乐数据代码，并 且将音乐数据代码提供到自动演奏器乐器26B。在此实例中，基于音量调节 信号，音乐数据代码表示声道语音消息，其对应于先前MIDI协议中的主音 量消息。将声道音量消息的格式表示为(Bn 07 dM)，并且(dM)表示音调的响 度。音乐数据产生器25B如下操作。当从音量数据提供器23输出的音量调节信号将和(v+B)保持为常数时， 音量数据改变器保持空闲。然而，当用户将音量控制转盘13旋转某一角度以 改变电音调的响度和原声钢琴音调/电子音调的响度时，和(v+B)从先前值变为 新值，偏移加法器23b向音乐数据产生器25B通知新值和偏移值的和。然后， 音乐数据产生器25B准备表示声道音量的音乐数据代码，并且将(dM)改变为 对应于新值和偏移值的和的值。将表示声道音量消息的音乐数据代码从音乐 数据产生器25B提供到自动演奏器乐器26A。自动演奏器乐器26B响应于表 示声道音量消息的音乐数据代码，以便产生具有给定响度值的原声钢琴音调或电子音调。如从前述说明将理解的，类似于第一实施例，用户可利用单个音量控制 转盘13来同时改变电音调的响度和原声钢琴音调/电子音调的响度。音乐数据产生器25B和音量数据改变器25这两者都被合并到第三实施 例的变型的音量控制器中。在已将声道音量消息混合到准音频数据代码中的 情况下，音量数据改变器25将(dM)变为新值和偏移值的和。,四豸滋辦图10示出了采用本发明的又一合奏系统。该合奏系统大体上包括具有内 置音量控制器2C的音频重放设备1C和自动演奏器乐器26C。内置音量控制 器2C与对应于系统组件la、 11、 12、 14、 15、 16、 17和24的其它系统组件 一起被容纳在箱体中，并且在该箱体的前面板上提供音量控制转盘13。内置 音量控制器2C和自动演奏器乐器26C在系统布置上分别类似于音量控制器2 和自动演奏器乐器26。用户通过单个音量控制转盘13来指示音频重放设备1C改变电音调的响 度和原声钢琴音调/电子音调的响度。音频重放设备1C与音频重放设备1和 音量控制器2相似地操作，并且自动演奏器乐器26C的操作与自动演奏器乐 器26的操作相同。为此，为简洁起见，不进行进一步的描述。转到附图的图11，采用本发明的另一合奏系统大体上包括音频重放设备 1D和具有内置音量控制器2D的自动演奏器乐器26D。音频重放设备1D、自 动演奏器乐器26D和内置音量控制器2D类似于音频重放设备1、自动演奏器 乐器26和音量控制器2，从而为简洁起见，用指定音频重放设备1的相应系 统组件、自动演奏器乐器26的相应组件部分和音量控制器2的相应系统组件 的附图标记来标记音频重放设备1D的系统组件、自动演奏器乐器26D的组 件部分和内置音量控制器2D的系统组件，而不加详细说明。内置音量控制器2D与电子系统28d的其它系统组件一起被容纳在箱体 中，并且将调节后的准音频信号(v.m(t))从音频重放设备1D提供到内置音 量控制器2D。用户通过音频重放设备1D的箱体上的单个音量控制转盘13,指示音频 重放设备1D改变电音调的响度和原声钢琴音调/电子音调的响度。音频重放 设备1D、内置音量控制器2D和自动演奏器乐器26D与音频重放设备1、音量控制器2和自动演奏器乐器26C相似地操作。为此，为简洁起见，不进行 进一步的描述。第五实施例的变型包括内置音量控制器，并且将乘法器16与系统组件 21、 22、 23、 25和30 —起合并到内置音量控制器中。在此实例中，将模拟 准音频信号m(t)和音量控制信号v，从音频重放设备1D提供到内置音量控制 器。转到附图的图12，采用本发明的再一合奏系统大体上包括具有内置音频 重放设备1E和内置音量控制器2E的自动演奏器乐器26E。内置音频重放设 备1E和内置音量控制器2E类似于音频重放设备1和音量控制器2,所以为 简洁起见，用指定音频重放设备1的相应系统组件和音量控制器2的相应系 统组件的附图标记来标记内置音频重放设备1E的系统组件和内置音量控制 器2E的系统组件，而不加详细描述。自动演奏器乐器26E与自动演奏器音乐26的不同之处在于在内置音 频重放设备1E和电子音调生成系统29E之间共享声音系统24。从电子音调 生成系统29E中去除放大器26e和扬声器26f,使得音调生成器26b和数-模 转换器26d形成电子音调生成系统26E的一部分。在用户选择电子音调的情 况下，将模拟音频信号从数-模转换器26d提供到声音系统中并入的混合器， 并提供到放大器24a。内置音频重放设备1E和内置音量控制器2E与电子系统28d的其它系统 组件一起被容纳在箱体中，并且将紧致盘CD放在音频重放设备1E的紧致盘 驱动器la的托架上。用户通过箱体上的单个音量控制转盘13,指示音频重放设备1E改变电 音调的响度和原声钢琴音调/电子音调的响度。音频重放设备1E、内置音量控 制器2E和自动演奏器乐器26E与音频重放设备1 、音量控制器2和自动演奏 器乐器26C相似地操作。为此，为简洁起见，不进行进一步的描述。尽管已经示出和描述了本发明的特定实施例，但本领域技术人员清楚， 可进行各种改变和修改，而不会脱离本发明的精神和范围。例如，音量数据提供器23可仅仅在值v超出阚值时才改变音量调节信号。 如果用户指示合奏系统将电音调的响度和原声钢琴音调/电子音调的响度降 低到低于该阈值的值，则音频重放设备1和音量控制器2停止电音调和原声钢琴音调/电子音调，或者将它们自身置于静音状态。这是因为以下事实具有极窄幅度的调节后的准音频信号(v，.m(t))很难被解调为音乐数据代码。 音量数据提供器23可以比较值v和该阈值，以便查看合奏系统是否停止重放。尽管上述实施例基于调节后的准音频信号(v、m(t))的包络线来确定值 v，，但是可对调节后的准音频信号(v，.m(t))计算有效值(effective value )。 RMS (均方根)值可充当该有效值。在预见包络线和RMS值之间的差异的 情况下，可通过适当比例表达式来校正RMS值。如果不规则性是可忽略的，则可从音量控制器2去除偏移控制器30和偏 移加法器23b。另一方面，可通过调节后的音频信号(v，.a(t))和参考值之间 的比较来自动确定偏移值B。音量数据提供器23可按照规则的时间间隔或任 意时间间隔来比较调节后的音频信号(v，.a(t))和该参考值。可以与值v同时 地将偏移值B提供给偏移加法器23b。否则，在随机存取存储器中连续累积 偏移值，以查看变化率是否超出阈值。当变化率超出该阔值时，将偏移值B 提供到偏移加法器23b。可将音频数据代码和准音频数据代码存储在其它种类的信息存储介质 中，例如DVD(数字多用盘)、DAT(数字音频带)和磁带盒。另外，可通过通信 网络而从服务器计算机提供音频数据代码和准音频数据代码，并且通过有线 或无线电信道来传播它们。可将准音频数据代码存储在物理上与存储音频数据代码的信息存储介质 分离的信息存储介质中。在此实例中，与音频数据代码的读出同步地从信息 存储介质读出准音频数据代码。已经提出了各种同步器，使得在合奏系统中 采用合适的同步器。尽管自动演奏器乐器26具有放大器26e和扬声器26f,但可从电子音调 生成系统29中去除放大器26e和扬声器26f,并且通过混合器将数-模转换器 26d连接到放大器24a。在此实例中，通过混合器混合音频信号和调节后的音 频信号(v，.a(t))两者，之后，将混合的音频信号提供到放大器24a。特征转换器15和逆变换器23a不是本发明的必要特征。换言之，可分别 从音频重放设备1和音量控制器2中去除特征转换器15和逆变换器23a。当 然，可采用其它种类的变换器和逆变换器。在日本专利申请特开No.2001-308942中公开的调制技术和解调技术不对 本发明的技术范围设置任何限制。可在本发明的合奏系统中采用其它种类的调制技术和相应的解调技术，例如二进制FSK调制。自动演奏器钢琴26不对本发明的技术范围设置任何限制。可将电子键盘 与音频重放设备1和音量控制器2进行组合。任何种类的乐器都可用于本发 明的合奏系统，只要该乐器可响应于音乐数据代码(其格式在MIDI协议或 另一种音乐数据协议中定义)即可。可用另一种类的数据输入装置，例如控制杆、滑块或按钮阵列，来代替 音量控制转盘13。自动演奏器乐器可不具有电子音调生成系统29，从而基于音乐数据代码 仅仅产生原声音调。上述实施例的系统组件和组件部分与权利要求语言相关如下。实现第 一到第五实施例的合奏系统对应于"合奏系统"，并且具有内置音 频重放设备1E和内置音量控制器2E的自动演奏乐器26E充当"合奏"系统。紧致盘驱动器la以及转换器11和12形成"声音信号生成器"的一部分。 电音调对应于"第一类音调"，模拟音频信号a(t)代表"音频数据"。原声钢琴音 调和电子音调对应于"第二类音调"，并且模拟准音频信号m(t)代表"音乐数 据"。音量控制转盘13充当"音量控制操纵器"。位移检测器14和特征转换器 15形成"音量控制信号生成器"的一部分，并且音量控制信号v，对应于"音量控 制信号"。乘法器17充当"第一音量数据改变器"，并且乘法器16、解调器21、包 络线检测器22和音量数据提供器23作为整体构成"第二音量数据改变器"。声音系统24、电子音调生成系统29、原声钢琴26/26A/26B/26C/26D和 自动演奏系统28作为整体构成"信号-声音转换器"，并且电子音调生成系统 29E、原声钢琴26E和自动演奏系统28也组合形成"信号-声音转换器"。紧致盘CD充当"信息存储介质"。声音系统24和/或放大器26e和扬声器26f充当"信号-声音转换单元，，， 并且原声钢琴26/26A/26B/26C/26D/26E、自动演奏系统28和电子音调生成系 统29/29E形成"音调生成单元"的部分。解调器21和乘法器16充当"代码还原器"，并且所示乘法器16、包络线 检测器22和音量数据提供器23组合形成"评估器"。音量数据改变器25形成 "音乐数据修改器"。
权利要求
1、一种用于分别从音频数据和表示要产生的音调的至少音高和响度的音乐数据中再现第一类音调和第二类音调的合奏系统，包括声音信号生成器(1a，11，12)，产生代表所述音频数据的音频信号(a(t))和代表所述音乐数据的音乐信号(m(t))；音量控制操纵器(13)，由用户操纵；以及音量控制信号生成器(14，15)，连接到所述音量控制操纵器(13)，并且产生音量控制信号(v’)，其特征在于所述音量控制信号(v’)代表基于所述用户的操纵的所述第一类音调和所述第二类音调这两者的响度目标值，以允许所述用户同时改变所述第一类音调的响度和所述第二类音调的响度，以及其特征在于还包括第一音量数据改变器(17)，连接到所述声音信号生成器(1a，11，12)和所述音量控制信号生成器(14，15)，并响应于所述音量控制信号(v’)，以改变表示所述第一类音调的响度的所述音频数据，第二音量数据改变器(16，21，22，23)，连接到所述声音信号生成器(1a，11，12)和所述音量控制信号生成器(14，15)，并响应于所述音量控制信号(v’)，以改变表示所述第二类音调的所述响度的所述音乐数据，和信号-声音转换器(24，26/26A/26B/26C/26D/29E)，连接到所述第一音量数据改变器(17)和所述第二音量数据改变器(16，21，22，23)，将从所述第一音量数据改变器(17)输出的音频信号(v’·a(t))转换为所述响度目标值上的所述第一类音调，并基于从所述第二音量数据改变器(16，21，22，23)输出的所述音乐信号(v’·m(t))，产生所述响度目标值上的所述第二类音调。
2、 如权利要求1所述的合奏系统，其中所述声音信号生成器(la,11,12) 分别从音频数据代码和准音频数据代码产生所述音频信号(a(t))和所述音乐信 号(m(t)),并且数据格式对于所述音频数据代码和所述准音频数据代码是共同 的。
3、 如权利要求2所述的合奏系统，其中从模拟音频信号产生所—述音频数 据代码，以便表示所述模拟音频信号的波形上的离散值，并且从用表示至少所述音高和所述响度的音乐数据代码调制的调制信号产生所述准音频数据代 码。
4、 如权利要求3所述的合奏系统，其中所述音乐数据代码具有以MIDI(乐 器数字接口)协议定义的格式。
5、 如权利要求1所述的合奏系统，其中所述信号-声音转换器(24,26/26A /26B/26C/26D/26E)包括信号_声音转换单元(24，26e,26f)，用于将所述音频信号(v，.a(t))转换为所述 响度目标值上的所述第一类音调，以及音调生成单元(26/26A/26B/26C/26D/26E)，用于基于所述音乐信号 (v'.m(t))而产生所述响度目标值上的所述第二类音调。
6、 如权利要求5所述的合奏系统，其中所述音调生成单元(26/26A/26B /26C/26D/26E)包括原声乐器(27)和自动演奏系统(28)，所述自动演奏系统(28) 用于在所述原声乐器(27)上演奏音乐而无需人类演奏者的任何手指演奏。
7、 如权利要求6所述的合奏系统，其中所述原声乐器(27)和所述自动演 奏系统(28)与所述信号-声音转换器(24)—起形成自动演奏器乐器(26E)。
8、 如权利要求6所述的合奏系统，其中所述原声乐器(27)和所述自动演 奏系统(28)与所述第二音量数据改变器(2D;2E)—起形成自动演奏器乐器(26D; 26E)。
9、 如权利要求6所述的合奏系统，其中所述原声乐器(27)和所述自动演 奏系统(28)与所述声音信号生成器(1E)、所述音量控制操纵器(13)、所述音量 控制信号生成器(14,15)、所述第一音量数据改变器(16)、所述第二音量数据改 变器(17,22，23)和所述信号-声音转换器(27，28,29E)—起形成自动演奏器乐器 (26E)。
10、 一种用于产生音量调节音频信号(v，，a(t))和音量调节音乐数据代码的 音频重放设备(l， 1A， 1B, 1C， 1D, 1E)，包括声音信号生成器(la, 11， 12)，产生代表音频数据的音频信号(a(t))和代表 音乐数据的音乐信号(m(t)),其中所述音频数据表示第一类音调，所述音乐数 据表示第二类音调的至少音高和响度；音量控制操纵器(13)，由用户操纵；以及音量控制信号生成器(14， 15)，连接到所述音量控制操纵器(13),并且产 生音量控制信号(v，)，其特征在于所述音量控制信号(V，)代表基于所述用户的操纵的所述第一类音调和所 述第二类音调这两者的响度目标值，以允许所迷用户同时改变所述第一类音调的响度和所述第二类音调的响度，以及其特征在于还包括第一音量数据改变器(17)，连接到所述声音信号生成器(la， 11, 12)和所述 音量控制信号生成器(14, 15)，并响应于所述音量控制信号(v，)，以改变表示所 述第一类音调的响度的所述音频数据，和第二音量数据改变器(16,21,22,23)，连接到所述声音信号生成器(la, 11， 12)和所述音量控制信号生成器(14, 15),并响应于所述音量控制信号(v，)，以 改变表示所述第二类音调的所述响度的所述音乐数据，由此产生所述经音量 调节的音乐数据代码。
11、 如权利要求10所述的音频重放设备，其中所述声音信号生成器 (la，ll,12)分别从音频数据代码和准音频数据代码产生所述音频信号和所述音 乐信号，并且数据格式对于所述音频数据代码和所述准音频数据代码是共同 的。
12、 如权利要求11所述的音频重放设备，其中从模拟音频信号(a(t))产生 所述音频数据代码，以便表示所述模拟音频信号的波形上的离散值，并且从 用表示至少所述音高和所述响度的音乐数据代码调制的调制信号产生所述准 音频数据代码。
13、 如权利要求12所述的音频重放设备，其中所述音乐数据代码具有以 MIDI(乐器数字接口 )协议定义的格式。
14、 如权利要求11所述的音频重放设备，其中所述音频数据代码被存储 在信息存储介质(CD)中用于右声道和左声道之一的数据块中，并且所述准音 频数据代码被存储在所述信息存储介质(CD)中用于所述右声道和左声道中的 另一个的数据块中。
15、 如权利要求IO所述的音频重放设备，其中所述音量控制信号生成器 (14,15)包括位移检测器(14),连接到所述音量控制操纵器(13),并确定在所述用户的 操纵期间所述音量控制操作器(13)的位移(v)，以及特征转换器(15),连接到所述位移检测器(14),并且将所述位移(v)转换为要改变的响度量，以便消除所述用户的耳朵的倾向性。
16、 如权利要求IO所述的音频重放设备，其中所述第二音量数据改变器 (16，21,22，23)包括评估器(16,22),连接到所述音量控制信号生成器(14,15),用于基于所述 音量控制信号(v，)而确定所述第二类音调的响度目标值，代码还原器(16,21),连接到所述声音信号生成器(la,11,12),以便根据从 所述声音信号生成器(la，ll，12)输出的所述音乐信号(m(t))而再现表示至少所迷音高和所述响度的音乐数据代码，以及音乐数据修改器(25)，连接到所述评估器(16,22,23)和所述代码还原器 (16，21),并且将表示所述响度的所述音乐数据代码的比特串修改为表示所述 响度目标值的其它比特串，以便产生经音量调节的音乐数据代码。
17、 如权利要求16所述的音频重放设备，其中所述评估器(16,22,23)包括-.乘法器(16)，连接到所述声音信号生成器(la,ll，12)和所述音量控制信号 生成器(14,15),并且将所述音乐信号(a(t))乘以所述音量控制信号(v，)，以便产 生放大音乐信号(v、a(t))，以及包络线检测器(22;22A)，连接到所述乘法器(16),以便基于所述放大的音 乐信号(v、m(t))的包络线来计算所述放大的音乐信号(v、m(t))对所述音乐信号 (m(t))的幅度的比率，由此基于所述比率确定所述第二类音调的所述目标响 度。
18、 如权利要求10所述的音频重放设备，还包括信号-声音转换单元(24), 连接到所述第一音量数据改变器(17)，用于将所述经音量调节的音频信号 (v，-a(t))转换为所述响度目标值上的所述第一类音调。
19、 一种用于修改表示要产生的音调的至少音高和响度的音乐数据代码 的音量控制器(2; 2A; 2B; 2C; 2D; 2E),其特征在于包括评估器(16, 22， 23),被提供有同时表示所述音调的所述响度和要从音频 数据代码产生的其它音调的响度的音量控制信号(v，)，并基于所述音量控制信 号确定所述音调的所述响度的目标值；代码还原器(16, 21)，被提供有音乐信号(m(t)),并将所述音乐信号(m(t)) 还原为所述音乐数据代码；以及音乐数据修改器(25),连接到所述评估器(16, 22， 23)和所述代码还原器(16, 21),并将表示所述响度的所述音乐数据代码的比特串修改为表示所述响 度目标值的其它比特串，以产生经音量调节的音乐数据代码。
20、 如权利要求19所述的音量控制器，其中所述评估器(16,22,23)包括 乘法器(16)，连接到所述音乐信号生成器(la，ll,12)和所述音量控制信号生成器(14，15)，并且将所述音乐信号(m(t))乘以所述音量控制信号(v，)，以便 产生放大的音乐信号(v，.m(t))，以及包络线检测器(22;22A),连接到所述乘法器(16),以便基于所述放大的音 乐信号(v，.m(t))的包络线来计算所述放大的音乐信号(v、m(t))对所述音乐信号 (m(t))的幅度的比率，由此基于所述比率确定所述目标响度。
21、 如权利要求20所述的音量控制器，其中所述评估器(16,22，23)还包 括偏移加法器(23b)，被提供有代表所述响度的偏移值(B)的偏移信号，并且将 所述偏移值(B)力。到所述目标值(v)上，使得所述音乐数据修改器(25)将所述比 特串修改为表示所述目标值和所述偏移值之和的所述其它比特串。
22、 如权利要求20所述的音量控制器，其中所述包络线检测器(22A)对 所述包络线上的值和所述目标响度之间的关系给出迟滞性。
23、 如权利要求19所述的音量控制器，其中所述音乐数据代码具有用于 在MIDI (乐器数字接口 )协议中定义的音符开键事件的格式。
24、 如权利要求23所述的音量控制器，还包括音乐数据代码传播路径， 连接到所述代码还原器(16,21),以便允许其它音乐数据代码绕过所述音乐数 据修改器(25)。
25、 如权利要求19所述的音量控制器，其中根据用户输入的响度的输入 值(v)、按照消除所述用户的耳朵的倾向性的方式来计算所述响度目标值(v，)， 并且所述评估器(16,22,23)具有将所述目标值(v，)还原为所述输入值(v)的逆变 换器(23a),使得所述音乐数据修改器(25)将所述比特串修改为表示所述输入 值的所述其它比特串。
全文摘要
音频重放设备、自动演奏器乐器和音量控制器形成用于通过音频重放设备和自动演奏器乐器之间的合奏而再现音乐曲调的合奏系统，并且音量控制器响应于音量控制转盘的旋转以便同时改变从音频重放设备发出的电音调的响度和通过自动演奏器乐器产生的原声音调的响度；当用户旋转音量控制转盘时，放大音频信号(a(t))和准音频信号(m(t))，将音频信号(v’·a(t))提供到声音系统，以将音频信号(v’·a(t))转换为电音调，并且将准音频信号(v’·m(t))解调为MIDI音乐数据代码，以将速度从原始值改变为新值，以通过自动演奏或波形数据组合而产生原声音调或电子音调。
文档编号G10H1/10GK101256766SQ200810081260
公开日2008年9月3日 申请日期2008年2月20日 优先权日2007年2月27日
发明者石井润 申请人:雅马哈株式会社