专利名称：基于波表合成midi的设备及方法
技术领域：
本发明涉及用于合成乐器数字接口(MIDI)的设备及方法，尤其是涉及基于波表合成的MIDI并能够在波表中压缩和储存一种或多种乐器的声音样本的设备及方法。
背景技术：
MIDI是一种电子乐器间数据通讯的标准协议。MIDI是一种用于硬件和数据结构的标准规范，该标准规范可以通过数字界面在乐器的输入和输出之间或者乐器和计算机之间提供兼容性。因此，由于产生的数据具有兼容性而使具有MIDI的设备可以共享信息。
MIDI包含涉及乐器声音应如何表示的信息以及例如产生声音的乐器种类、音阶和音长的基本音乐信息。
使用多媒体设备根据音乐信息合成真实声音的方法被粗略地分为调频(FM)型方法和波表型方法。
FM型方法提取特定乐器产生的声音的频率信息并在合成声音时产生频率的信号。然而，FM型方法被限制于产生一定的声音并且产生的声音与真实声音差别很大。
为了克服这些不足，人们开发了记录真实声音并使用所记录的声音作为声源的方法，即，波表型方法。波表型方法预先获取并储存每种乐器实际演奏的声音样本并根据包含在MIDI文件中的音乐信息处理储存的特定乐器的声音样本以合成声音。
根据包含在MIDI文件中的音乐信息处理储存的声音样本以合成声音通常被称为MIDI合成。因而，根据储存在波表中的MIDI文件所包含的音乐信息处理储存的声音样本以合成声音被成为基于波表的MIDI合成。
当使用波表型方法合成MIDI时，使用了每种乐器真实演奏的声音样本。因而，基于在MIDI文件中描述的音乐信息调整音阶，改变音长并应用音色表达，以产生声音。
当获取乐器的声音样本并储存在波表中时，如样本声音时间上的变化和频率的细微变化的发音数据(articulation data)都被另外储存。当合成声音时，使用清晰数据以使声音适当地产生。
在MIDI合成中使用的波表具有预定类型从而在多种合成设备间保持兼容性。一般使用可下载的声音(DLS)类型。
DLS型的波表储存格式规定了以什么形式储存乐器声音样本的信息和发音数据。特别是，DLS型的波表储存格式规定了乐器声音样本储存在音频数据储存格式的波形格式中。
如上所述，常规波表型MIDI合成方法需要真实演奏的乐器声音，因此，需要大的储存空间。在合成声音时，波表型方法比FM型合成方法需要更少的操作但需要更多的储存空间。因而，很难在只有有限储存空间的小型设备上实现MIDI合成。
因此需要能够适用于只有有限储存空间的小型设备的MIDI合成操作和方法。本发明致力于这些方面及其它需求。
发明内容
本发明致力于用于合成MIDI的设备和方法，该MIDI基于包含一种或多种乐器的压缩声音样本的波表。
本发明的其它的优点、目的和特性在下面的说明中被部分地阐明并且部分地本领域普通技术人员通过对下面的说明的考查将变得很清楚或者可以从本发明的实施中理解。本发明的目的和其它优点可通过所撰写的说明书和权利要求书以及附图中特别指出的结构而实现和达到。
为了达到这些和其它优点并与本发明的目的相一致，如具体和概括地描述，本发明体现在通过压缩储存在波表型方法使用的波表中的乐器声音样本数据以通过有限储存空间合成高质量的MIDI的设备和方法中。尤其是，在波表中的一种或多种乐器的未压缩的声音样本被压缩并储存在波表内，因而代替未压缩的声音样本，并且对应特定乐器的编码的声音样本被恢复，解码及合成以产生声音。
在本发明的一个方面中，提供了用于合成MIDI的设备。该设备包括用于储存未压缩声音样本和压缩声音样本以及压缩声音样本的附加信息的波表，从波表中提取对应特定乐器的未压缩声音样本部分的第一剖析器，和用于压缩提取的未压缩声音样本部分以产生压缩声音样本和附加信息的编码器。
优选地，编码器使用多种格式中的一种压缩提取的未压缩声音样本的部分并且波表使用该多种格式储存压缩的声音样本。可以预见的是，编码器可以使用对应于特定乐器的声音样本的特征的编码方法有选择地对提取的未压缩声音样本的部分编码。还可以预见的是，编码器可以使用以小数据率和高编码复杂性获得高质量的编码方法对提取的未压缩声音样本的部分编码。
优选地，对每种乐器由编码器产生的压缩声音样本和附加信息被用来代替波表中相应的未压缩的声音样本，所以波表仅包含压缩信息。可以预见的是，附加信息包括编码参数、样本长度和/或所使用的压缩格式的指示。
可以预见的是，该设备还可以包括用于从波表中提取对应所要求的乐器的压缩声音样本部分和附加信息的第二剖析器，用于对提取的压缩声音样本的部分解码以产生解码声音样本的解码器，和用于使用解码声音样本进行MIDI合成的MIDI合成器。优选地，第二剖析器分离提取的压缩声音样本的部分和附加信息并且解码器使用附加信息以对提取的压缩声音样本的部分解码。
在本发明的另一方面中，提供了合成MIDI的方法。该方法包括在波表中压缩和储存一种或多种乐器的声音样本从而可以减小波表的大小，和对储存的压缩声音样本解码以合成的所需的乐器的MIDI。
优选地，通过从波表中提取对应特定乐器的未压缩声音样本的部分，压缩提取的未压缩声音样本的部分以产生压缩声音样本和关于压缩声音样本的附加信息，和在波表中储存该压缩声音样本和附加信息以使压缩声音样本和附加信息代替提取的未压缩声音样本的部分，声音样本被压缩和储存。通过从波表中提取对应多种乐器中的每一种的未压缩声音样本，压缩提取的未压缩声音样本以产生对应多种乐器中的每一种的压缩声音样本和附加信息，和用相应的压缩声音样本和附加信息代替对应多种乐器中的每种乐器的未压缩声音样本，可以产生编码的波表。可以预见提取、压缩和代替对应多种乐器中的每种乐器的声音样本可以不是实时过程，而可以先于对任何储存的压缩声音样本解码以合成MIDI前进行以产生编码波表。
可以预见的是，可以使用多种格式中的一种压缩提取的未压缩声音样本的部分。还可以预见的是压缩提取的未压缩声音样本的部分可以使用以小数据率和高编码复杂性获得高质量的编码方法实施。优选地，通过选择地使用对应特定乐器的声音样本的特征的编码方法压缩提取的未压缩声音样本的部分。
优选地，通过从波表中提取对应所需乐器的压缩声音样本和附加信息，分离提取的压缩声音样本的部分和附加信息，使用附加信息解码提取的压缩声音样本的部分以产生解码声音样本，和使用解码声音样本合成MIDI，从而对储存的压缩声音样本解码。可以预见附加信息可以包括编码参数、样本长度和/或所使用的压缩格式的指示。
应该理解上面对本发明的一般描述和随后的详细说明均为范例性和解释性的，并对所要求的发明提供进一步的解释。
被包括以提供对发明的进一步理解并并入和构成说明书一部分的的附图，说明本发明的实施方式并与说明书一起用来解释本发明的原理。在不同图中由相同的附图标记引用的该发明的特征、元素和特征表示一个或多个实施例的相同的、等同的或相似的特征、元素或特征。
图1为根据本发明一实施方式的基于波表合成MIDI的设备的示意方框图。
图2为根据本发明一实施方式说明一种基于波表MIDI合成方法的合成编码波表方法的流程图。
图3为根据本发明一实施方式说明一种包含编码样本码的编码样本位流的结构。
图4为说明使用图2的编码波表用于合成MIDI的方法的流程图。
具体实施例方式
本发明涉及一种用于合成基于包含一种或多种乐器的压缩声音样本的波表的MIDI的设备和方法。虽然本发明的说明涉及MIDI，应当考虑到，在需要用于复制压缩声音样本的任何时候，本发明都可被使用。
参考图1，根据本发明一实施方案，用于合成MIDI的设备1包括波表100，该波表100用于以各种格式存储乐器声音样本和附加信息；第一剖析器110，该第一剖析器110用于从波表中提取存储的未压缩乐器声音样本的部分；编码器120，该编码器120用于压缩提取的未压缩乐器声音样本部分；第二剖析器130，该第二剖析器130用于从波表中提取压缩乐器声音样本的部分；解码器140，用于对提取的压缩乐器声音样本的部分解码；和MIDI合成器150，该MIDI合成器150使用解码的乐器声音样本进行MIDI合成。
波表100包括未压缩乐器声音样本。由未压缩乐器声音样本经过第一剖析器110和编码器120而产生的编码位流通过代替未压缩乐器声音样本存储到波表中，以至于随着压缩声音样本代替未压缩声音样本时，波表转换成编码波表。
建立编码波表的过程包括将由编码过程产生的位流存储到波表100中。常规技术的波表包含未压缩乐器声音样本。根据本发明建立编码波表的过程包括通过代替原始未压缩声音样本将编码位流存储到波表中。
第一剖析器110提取包含特定乐器的未压缩声音样本的波表100的部分，以至于只有特定乐器的声音样本的数据被提取。
编码器120进行编码过程。在编码期间，提取的特定乐器的样本使用音频压缩方法被压缩。可使用各种常规的音频压缩方法。优选地，选择使用适合于特定乐器特性的编码方法。由于编码过程不需要实时处理，可使用为以小数据率和大编码复杂性获得高质量的编码方法。
波表100转换成编码波表后，MIDI合成可使用特定乐器的编码声音样本进行。包含特定乐器的未压缩声音样本的编码波表100的部分通过第二剖析器130被提取，并且产生出包含特定乐器编码声音样本的位流。附加信息，如编码参数，从提取的位流中分离。接下来，解码器140使用附加信息对编码样本解码，及MIDI合成器150使用解码声音样本进行MIDI合成。
根据本发明一实施方式的合成MIDI的方法编码和存储乐器声音样本到波表中，并解码压缩位流用于在合成乐器声音中使用。该方法使用编码波表，并包括产生编码波表和通过解码乐器的编码声音样本而合成MIDI。
图2是根据本发明一实施方式说明MIDI合成方法的合成编码波表的方法200的流程图。为了产生编码波表，对多种乐器可进行该方法200。
首先，包含具有各种格式的一种或多种乐器的未压缩声音样本和附加信息的波表以与常规波表相似的方式被准备(S210)。
接下来，包含特定乐器未压缩声音样本的波表的部分被提取(S220)。未压缩声音样本通过波表的解译，如语法分析被提取。
然后进行编码过程。在编码过程期间，提取的相应于特定乐器的未压缩声音样本使用音频压缩方法压缩(S230)。优选地，选择地使用适合于特定乐器特性的编码方法。由于样本编码过程不需要实时处理，可使用为以小数据率和较大编码复杂性获得高质量的编码方法。
在进行编码过程后，用于特定乐器的压缩音频样本代码和如各种编码参数的附加信息以位流形式产生(S240)。编码过程与编码样本所需的附加信息一起存储编码位流。
图3显示根据本发明一实施方式的编码样本位流的典型结构。位流包括附加信息和编码样本位流。附加信息可包括解码编码的样本位流和合成MIDI所需的数据，如编码参数和样本长度。此外，如果多压缩格式被用在编码过程中，附加信息可包括关于用于特定编码位流的压缩方法类型的信息。
产生的位流通过代替特定乐器未压缩声音样本存储到波表中。这样，波表转换成编码波表(S250)。
产生编码波表的过程包括将由编码过程产生的位流存储到波表中。相反，常规的波表只包含未压缩声音样本。
图4说明使用图2编码波表用于合成MIDI的本发明方法300的流程图。该方法300包括对从编码波表中提取的特定乐器编码声音样本解码和使用解码的样本合成声音。
参照图4，本发明的MIDI合成使用包含特定乐器编码声音样本的编码波表(S310)。优选地，编码波表通过本发明的方法200产生。
波表被分析以提取包含特定乐器编码声音样本的部分(S320)，及包含特定乐器编码声音样本的位流从提取部分中分离(S330)。
接下来，如编码参数的附加信息与编码声音样本分离(S340)，解码器使用附加信息对编码声音样本解码(S350)，及MIDI合成使用解码声音样本进行(S360)。合成MIDI的过程可使用用于合成MIDI的常规波表型方法。
根据使用编码波表合成MIDI的本发明方法，编码波表包含编码位流而不是未压缩样本，且位流被分析和解码以产生用于合成MIDI的特定乐器声音样本。
如果各种压缩方法用于样本编码过程中，附加信息可包含关于所使用的压缩方法类型的信息，如图3所示。在该情况下，解码使用有关压缩方法的编码参数进行，以便乐器声音样本被正确地解码。
如上所述，根据本发明，编码波表通过压缩存储到波表中的每种乐器的未压缩声音样本而产生。此外，当要求乐器声音样本和进行MIDI合成时，每一种乐器声音样本通过对编码位流进行解码而获得。使用本发明的设备和方法，具有优异质量的MIDI可使用有限的存储空间被合成。
对本发明作出的各种修改和变型对于本领域技术人员是显而易见的。因此，如果本发明的各种修改和变型落入本发明的权利要求及其等同物的范围内，本发明覆盖这些对本发明的各种修改和变型。
上述的实施方案和优点仅仅是例证，并不构成对本发明的限制。该原理可容易地被应用于其它类型的设备。对本发明的描述是为了说明，而不是对权利要求范围的限制。许多替代方案、修改和变型对于本领域技术人员来说是显而易见的。在权利要求中，设备加功能的句子是为了覆盖在这里所述的执行所述功能的结构，不仅覆盖结构等同物而且覆盖等效的结构。
权利要求
1.一种合成MIDI(乐器数字接口)的设备，包括波表，该波表用于存储未压缩声音样本和压缩声音样本及附加信息，该附加信息涉及压缩声音样本；第一剖析器，该第一剖析器用于从波表中提取未压缩声音样本的部分，提取的未压缩声音样本的部分相应于特定乐器；和编码器，该编码器用于压缩提取的未压缩声音样本的部分以产生压缩声音样本和附加信息。
2.根据权利要求1的设备，其中编码器进一步用于使用多种格式中的一种压缩提取的未压缩声音样本的部分，及波表进一步用于存储使用多种格式压缩的声音样本。
3.根据权利要求2的设备，其中编码器进一步用于使用相应于特定乐器的声音样本的特性的编码方法对提取的未压缩声音样本的部分选择性地编码。
4.根据权利要求1的设备，其中由编码器所产生的多种乐器中每一种乐器的压缩声音样本和附加信息取代在波表中相应的未压缩声音样本，以便波表只包含压缩信息。
5.根据权利要求1的设备，其中编码器进一步用于使用以小数据率和大编码复杂性获得高质量的编码方法对提取的未压缩声音样本的部分进行编码。
6.根据权利要求1的设备，其中附加信息至少包括编码参数、样本长度和所使用的压缩格式的指示其中的一种。
7.根据权利要求1的设备，进一步包括第二剖析器，用于从波表中提取压缩声音样本的部分和附加信息，提取的压缩声音样本和附加信息的部分对应于所要求的乐器；解码器，用于对提取的压缩声音样本的部分解码以产生解码声音样本；和MIDI合成器，用于使用解码声音样本进行MIDI合成。
8.根据权利要求1的设备，其中第二剖析器进一步用于从提取的压缩声音样本的部分分离附加信息，及解码器进一步用于利用附加信息对提取的压缩声音样本的部分解码。
9.根据权利要求8的设备，其中附加信息至少包括编码参数、样本长度和所使用的压缩格式的指示中的一种。
10.一种合成MIDI(乐器数字接口)的方法，包括压缩和存储至少一种乐器的声音样本到波表中，从而波表的大小减小；和当要求至少一种乐器时，对存储压缩声音样本解码以合成MIDI。
11.根据权利要求10的方法，其中压缩和存储声音样本包括从波表中提取未压缩声音样本的部分，提取的未压缩声音样本的部分相应于特定乐器；压缩提取的未压缩声音样本的部分以产生压缩声音样本和附加信息，该附加信息涉及压缩声音样本；和存储压缩声音样本和附加信息到波表中，以便压缩声音样本和附加信号代替提取的未压缩声音样本的部分。
12.根据权利要求11的设备，进一步包括从波表中提取相应于多种乐器中每种乐器的未压缩声音样本；压缩提取的相应于多种乐器中每种乐器的未压缩声音样本，以产生相应于多种乐器中每种乐器的压缩声音样本和附加信息；和用相应于多种乐器中每种乐器的压缩声音样本和附加信息代替提取的相应于多种乐器中每种乐器的未压缩声音样本，以便波表只包含压缩信息。
13.根据权利要求12的方法，其中提取、压缩和代替不是实时过程，而是在对存储的压缩声音样本解码以合成MIDI之前进行。
14.根据权利要求11的方法，其中附加信息至少包括编码参数、样本长度和所使用的压缩格式的指示中的一种。
15.根据权利要求11的方法，其中使用以小数据率和大编码复杂性获得高质量的编码方法对提取的未压缩声音样本的部分进行压缩。
16.根据权利要求11的设备，其中使用多种格式中的一种格式对提取的未压缩声音样本的部分进行压缩。
17.根据权利要求16的设备，其中压缩提取的未压缩声音样本的部分包括选择地进行相应于来自特定乐器的声音样本的特性的编码方法。
18.根据权利要求11的方法，其中解码存储的压缩声音样本包括从波表中提取压缩声音样本的部分和附加信息，提取的压缩声音样本的部分和附加信息相应于所要求的乐器；分离提取的压缩声音样本的部分和附加信息；对提取的压缩声音样本的部分解码以产生解码声音样本，解码使用附加信息进行；和使用解码声音样本合成MIDI。
19.根据权利要求18的方法，其中附加信息至少包括编码参数、样本长度和所使用的压缩格式的指示中的一种。
全文摘要
本发明提供一种基于波表合成MIDI的设备和方法。根据该方法，存储在波表中多种乐器的声音样本被压缩和存储，以便减小波表所需的存储空间。当要求特定乐器声音样本时，样本的位流被解码以合成MIDI。
文档编号G10H1/00GK1664917SQ20051005119
公开日2005年9月7日 申请日期2005年3月2日 优先权日2004年3月2日
发明者朴龙哲, 宋政珉, 李在爀, 李俊烨 申请人:Lg电子有限公司