专利名称：乐音信号合成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种乐音信号合成装置，这种装置使用了延迟反馈型乐音合成算法，通过将一驱动波形信号加进含有一延迟装置和一滤波装置的闭环回路中以及通过使该驱动波形信号在该闭环回路中循环的波形处理方法，合成一乐音信号。特别涉及一种可用于电子乐器，为它提供乐音控制以使电子乐器能模拟自然乐器的乐音的乐音信号合成装置。
在现有技术的波形读出型乐音信号合成装置中，不同音调的乐音信号是通过以不同读出速度读出一基本的波形(例如-正弦波形)合成的。由于频率越高，从基本波形采样的采样点的数量就越少，因此合成的乐音信号的特征降低，而且，很难随着时间的推移改变信号波形。
审查后公开号为Sho-58-58679的日本专利提出了一通过把一驱动波形信号输进一由一串联连接的滤波器和延时(迟)器电路组成的闭环回路且在该闭环回路中重复循环上述驱动波形信号来合成一乐音信号的技术。根据该技术，乐音信号的振幅、高频含量、高频的相位等等可随着时间的推移较大幅度地改变，以便与波形读出型乐音信号合成装置相比，可产生比较接近自然乐器的音乐乐音。
在最近的电子乐器中，通过触键来改变各种乐音特征的技术已经比较普及。例如，自然乐器的音乐乐音的起始-衰减-持续-释放波形可通过根据相应的触键控制音量包络线来模拟而且也能模拟由触键引起的音调的振动。
在象钢琴这样的自然乐器中，不但音量随触键变化，而且，键按下后的瞬间音乐乐音的音调和谐音(和声)结构也可变化，然后随着时间的推移回到指定的音调和标准谐音(和声)结构上。关于谐音(和声)结构，刚刚按键之后的音乐乐音中包含许多非谐音的音调成份以及含有由相对于基本乐音的音调的整数倍或简单的分数表示的音调的谐音。随着时间的推移，非谐音的音调成份逐渐减少，而留下纯谐音结构。
本发明的一个目的是提供一种使用延迟反馈型乐音合成算法的乐音合成装置，使用它，音乐乐音可由触键控制。
本发明的另一个目的是提供一种乐音合成装置，根据该装置，乐音和许多特征可由触键改变，以模拟自然乐器中由触键引起的音调的振动和非谐音成份的产生。
根据本发明的一个方面，它提供一种乐音合成装置，该装置包括一用来循环一乐音信号的循环回路、用来将一驱动波形加入到该循环回路中去的装置、一连接在该循环回路之内、对应于音调为循环乐音信号提供延迟时间的延时电路以及一连接在循环回路之内并能根据频率改变乐音信号的相位的可变全通滤波器。
图1是根据本发明的一个实施例的电子乐器的示意性方框图;
图2是图1中所述的乐音发生电路的结构的一个例子的方框图;
图3是图2中所述的全通滤波器的结构的一个例子的方框图;
图4是通常的乐音发生电路的结构的一个例子的方框图;
图5是键盘乐器中的触键检测电路的结构的一个例子的方框图;
图6是键盘中第一和第二触点的结构的一个例子的示意图;
图7A是管乐器型电子乐器的外形示意图;
图7B是管乐器型电子乐器的端部结构的放大的局部透视图;
图7C是用在管乐器型电子乐器中的触键检测电路的方框图;
图7D是用来解释初始触键信号的检测的图;
图8A是打击乐器型电子器中的初始触键检测电路的方框图;
图8B是用来解释初始触键的检测的图;
图9是地址发生器的结构的一个例子的方框图;
图10A是解释图3所示的全通滤波器的功能的示意图;
图10B是相当于图10A的电路的示意图;
图11是表示取样周期和ωT变化之间的关系图;
图12是表示给予全通滤波器的放大系数随时间变化的图;
图13是表示给予全通滤波器的延迟级数n随时间变化的图;
图14是一种存储型包络线发生器的结构的示意方框图;
图15是使用包络线发生器转换表的结构的一个例子的示意图;
图16是一种计算型包络线发生器的结构的一个例子的示意方框图;
图17是转换表的示意图;
图18是延时电路的结构的一个例子的示意方框图;以及图19是由延时电路和全通滤波器组成的循环回路的一个例子的示意方框图。
为了便于理解本发明，首先描述延时反馈型乐音信号合成装置。
图4是与上述审查后公告号为Sho-58-58679的日本专利中所公开的相同的一种乐音发生器电路(乐音信号合成器)。图中，地址发生器21根据CPU发出的(图中未画出CPU)乐音产生指令产生一地址信号。一驱动波形存储器22根据上述地址信号产生一驱动波形信号且将驱动波形信号输入到一由延时电路23和滤波器24构成的闭环回路中。上述驱动波形信号在该闭环回路中循环。延时电路23确定一次循环所需要的时间，也就是说决定等产生的乐音信号的音调(音高低)。低通滤波器24给出这样一个衰减特征在音调度高时衰减速率相应变高。乐音信号可在闭环回路中任一需要的点上拾取。
下面参照附图来描述本发明的实施例。
图1是根据本发明的一个实施例的电子键盘乐器的示意性方框图。
在该电子键盘乐器中，它的操作一般由一中央处理单元CPU10来控制。一只读存储器(ROM)11、一随机存取存储器(RAM)12、一键盘电路13、一触键信息检测电路14、一操作面板16以及一乐音发生电路17通过一双向总线BUS与CPU10相连接。一声音系统18与一乐音发生器电路17相连。扬声器19则连接在上述声音系统18上。
图1中，控制CPU10的程序以及产生各种音乐乐音所需的数据存储在ROM11中。
RAM12用来作为产生各种音乐乐音所需的临时存储或寄存器。
键盘电路13有一能进行触键检测的键盘。键盘电路13检测键盘上键的状态并产生一代表被按键的代码、一代表键按下状态的键按下信号(KON)以及一代表键释放状态的键释放信号(KOFF)。
触键信号检测电路14检测在键盘上被按键的按下速度或释放速度并产生代表键按下速度的最初触键信息IT和代表键释放速度的释放触键信息RT。
操作面板16用于转换音色以及设定电子乐器所需的其它参数。
乐音发生器电路17根据CPU10给定的参数合成音乐乐音信号。
声音系统18将来自乐音发生器电路17的数字数据转换成激励扬声器19的模拟数据，且在需要时可放大上述模拟数据。
图2是图1所示的乐音发生器电路17的结构图。乐音发生器电路17可根据触键改变滤波器的系数。图2所示的电路与图4所示的电路的相同之处，在于它们都是根据由地址发生器21产生的地址信号从驱动波形存储器22中读出驱动波形并输入到闭环回路的。在闭环回路中，一全通滤波器25与一滤波器24串联连接。用来给定滤波器系数的滤波器系数发生电路则与全通滤波器25相连。
延时电路23、低通滤波器24以及全通滤波器25构成一反馈回路。延时的反馈回路的总的延时量与行将输出的音乐乐音的音调(音高低)相对应。转换表26、比较器27和音调包络线发生器28构成一滤波器系数发生电路。
全通滤波器25是有平顶振幅特征的滤波器，其中仅相位与预定使用的带宽内的频率有关。当某一频率的信号在回路中循环时，原始信号与输出信号之间的相位差取决于回路的延时特性，也就是说，取决于全通滤波器的频率特性。
下面描述图2所示电路的工作过程。地址发生器21从图1所示的CPU10接收象存储读出起始信号ST、存储读出起始点以及读出数据大小DS之类的信息并根据这些信息产生可从驱动波形存储器22中读出波形信号的地址信息。
驱动波形存储器22输出一由地址信息寻址(访问)的驱动波形，并且将驱动波形提供给包含延时电路23、滤波器24和全通滤波器25的回路。
延时电路23是一种可对一输入延时一预定的时间的电路。延时电路23可由寄存器、一RAM或其它类似的器件组成。DL代表根据代表音调(高低)的键代码KC在转换电路30中产生的延时电路23中的延时级数。在延时电路23由一寄存器构成的情况下。DL则代表寄存器中的级数。
滤波器24有与图4中的乐音发生器使用的滤波器24相同的衰减。为了给高音调以较强的衰减，一般由一低通滤波器组成的滤波器24可以和一带通滤波器或类似的器件结合以便得到一特定的音色。也就是说，滤波器24用来得到输出乐音的频率特性和衰减特性。截止频率、衰减速度(率)或其它类似的参数作为滤波器参数FPS由CPU10输入到滤波器24中。或者在使用很难处理模拟数据的诸如FIR或IIR之类的普通数字滤波器的情况下，则给出一组滤波器系数作为滤波器参数FPS。
全通滤波器25与滤波器24的不同之处在于，滤波器25没有衰减功能而是提供一取决于频率的延迟时间。全通滤波器25与延迟电路的类似之处在于它也提供一延迟时间，但是滤波器25与延时电路不同，它提供的是与频率有关的延迟时间。
由转换表26、比较器27和音调包络线发生器28构成的滤波器系数发生电路用于设定一控制延迟与频率依赖关系的滤波器系数α和设定与频率无关的延迟时间的滤波器系数n。
在确定滤波器系数α时，将CPU提供的初始触键信息IT与阈值信息TO在比较器27中进行比较。在钢琴的情况下，仅当初始触键不比预定的阈值弱时才输出“1”，因为事实是当键触不比某一值弱时音调才发生变化。阈值信息TO可以由使用者通过操作面板16提供或根据音色在ROM11中预先设定。当要避免由触键引起音调变化时，可在操作面板16上把阈值信息TO设定在最大值，这样，由于要在操作面板16上设定阈值信息TO的情况下，由于IT总是小于TO，因而总是产生输出信号“O”。或者，当阈值信息TO在ROM11中预先设定时，可单独提供一开关，以便在要避免音高低变化时，使比较器不能工作。
音调包络线发生器28输出一与初始确键IT和键代码KC相对应的音调包络曲线。为了获得在演奏自然乐器时音调(音高低)的变化随着触键的力的增强而变大的现象，提供了取决于初始触键IT的音调包络曲线。因为音调(音高低)包络在衰减通常很快的高音区域必须很快变化，所以提供了取决于与键代码KC的音调包络曲线。也就是说，建立与键的对应转换关系。
在音调包络发生器28之后的乘法器29将上述音调包络发生器28的输出乘以比较器27的输出(“0”或“1”)，以便当初始触键IT不比阈值TO弱(轻)时能将用来为滤波器25提供音调改变的信号输入到转换表中。也就是说，当比较器27的输出是“0”时，不管音调包络发生器28的输出是多少，乘法器29的输出总是“0”，以便不发生音调的变化。当比较器27的输出是“1”时，音调包络发生器28的输出直接用作乘法器29的输出输入到转换表26中。
转换表26是一种根据音调的实际变化将音调包络发生器28输出的音调包络转换成全通滤波器25的滤波器系数α的表。转换表26也作为一种将键代码KC转变成作为其它滤波器系数的延时级数n。音调改变的宽度由参数n加以限制。表26所给出的系数α和n输入到滤波器25中。
图3是一种通常的一级全通滤波器的结构的一个例子的示意图。加法器34和35与延时电路33的输入侧和输出侧分别相连。输出通过含有放大系数α的放大器32同相反馈给输入侧加法器34。输入则通过放大系数为α的放大器反相向前馈给输出侧加法器35。相位变化的频率特征能通过改变放大器31和32的放大系数α而进行种种变化。例如，当放大倍数α是零时，全通滤波器就成了一种对所有频率都相同地给出延迟时间的普通延时电路。通常，在具有这种结构的全通滤波器中，与频率有关的相位差当放大倍数α趋近于1时变宽(大)。
作为延时电路(例如，一移位寄存器)33的级数并与键代码KC相对应的延迟级数n以及随时间变化、与键代码K和初始触键相对应地从音调包络发生器28(图2)中输出、作为放大器31和32的放大系数的α从图2中的转换表26输入到图3的全通滤波器中。结果，音调(音高低)随系数α和n变化的音乐乐音在图2中的乐音发生电路17中被合成。
如上所述，在图1所示的、具有如图2所示的乐音发生电路以及使用图3所示的全通滤波器的电子乐器中，音乐乐音在演奏时可根据触键来很好地进行变化。下面，对其中重要的部分将连同它的几种变化形式作更详细的描述。
下面先描述检测触键信号的装置。图5是键盘乐器中的触键检测电路的一个例子。键盘40有许多键。每一个键上有第一触点和第二触点。第一触点的一组41和第二触点的一组42与一键盘CPU43相连。一计数器48连续不断地对时钟信号CL进行计数且将计数值提供给CPU43。
当CPU43检测到某一键的第一触点被触及时，在此检测时刻的计数器的值被储存起来。当CPU43检测到键的第二触点被触及时，也将该检测时刻的计数器的值储存起来。从接触第一触点到接触第二触点的计数数目，也就是说，从接触第一触点到接触第二触点所需要的时间通过从在检测到第二触点接触的时刻的计数值减去在检测到第一触点接触的时刻的计数值而得到。当触键的力变得较大时，计数值减少。相反，当触键的力变得较轻(小)时，计数值增加。表示触键强度的计数值由CPU43转换成触键信息。该触键信息储存在具有双口的存储器46的一预定区域内。该过程是根据储存在程序存储器44内的程序进行的。具有双口的存储器46也与总线BUS相连。乐器的CPU10和键盘40的CPU43之间的数据交换是通过存储器来进行的。
图6是键盘中的第一和第二触点的结构的一个例子的示意图。每一个键51都由转轴52支持，使得它能够转动。当键51被按下时，由转轴54支持并能转动的音锤53也被向下压。在音锤53的下表面设有突出部分55和56，至少这些突出部分55和56是由弹性材料构成的。当被向下压时，音锤53接触到第一触点，然后再接触到第二触点。这种与第一触点57和第二触点58的接触由图5所示的CPU加以检测。
图7A是一种管乐器型电子乐器的外形示意图。用来设定音调(音高低)的许多键62设置在管乐型乐器器身60的主体部分。吹嘴61与器身60的一端相连。所需的乐音信号通过将吹嘴放在嘴中、向吹嘴口61吹气且按键62而产生。
图7B是当吹嘴61拆下时管乐器型电子乐器60的端部的结构示意图。一压力传感器63检测演奏者吹气的压力。一悬臂64是这样构成的它的杆相对于演奏者的嘴的紧闭程度前后移动，从而给出一对应于杆的位置的输出。也就是说，悬壁64检测表演者的嘴的动作。与管乐器型乐器的操作器的引线相接触的悬壁64检测引线的运动。虽然自然管乐器的引线是振动的，但是电子管乐器中的引线不振动。简言之，引线基本上仅仅相应于演奏者的口的状态而移动。
图7C是用在管乐器型电子乐器中的键触检测电路。压力传感器63和悬壁64将相应于吹气的压力和嘴的压力的模拟信号分别输入到模/数转换器65和66中。模/数转换器65和66将输入的模拟信号变成数字信号并将该数字信号输入到CPU67中。计时器68对时钟信号CL进行计数，同时也将计数值输入到CPU67中。CPU67在预定的计数值的周期内(时间间隔内)检测压力以及嘴(形)的变化，从而形成一触键信号并将它储存在存储器69中。存储器69与电子乐器器身的总线相连以便在存储器69和电子乐器器身的CPU之间进行数据交换。
在管乐器中，触键信号可根据压力传感器63检测到的吹气压力信号产生。图7D是解释检测初始触键信号IT的示意图。
图中示出的是吹压随着时间的推移渐渐增大且在达到最大值后又慢慢减小的情况。对超过阈值水平BRO后的一预定时间Tw内的吹气压变化进行检测。经过的时间Tw则通过对由计时器68提供的计数值进行计数来确定。在时间间隔Tw之后的吹压IT则作为初始触键来检测。这样的初始触键的检测是通过检测吹压时的中断处理来完成的。
图8A和8B表示打击乐器的触键检测。
图8A是表示一打击乐器型电子乐器的初始触键检测电路。设置在打击乐器型电子乐器的演奏部分的振动传感器71检测振动并将检测信号输入到模/数转换器72中。模/数转换器72将该信号转变成数字信号并将数字信号输入到CPU73中。计时器74对时钟信号进行计数并输出一时间信号给CPU73。CPU73检测初始触键且使RAM75将初始触键信息储存起来。
图8B是用来解释初始触键的检测的示意图。在打击乐器中，由此检测到的信号是如图8B所示的一种交流信号。由于该检测信号是一种交流信号，由图8B的折线所表示的包络信号可以用将检测信号通过一低通滤波器的办法而得到。初始触键信号可通过使用与参照图7D所述的相同的方式来加以检测。
尽管上述描述是针对打击乐器的情况来进行的，但是前面所述的检测方法也能应用到弦线乐器型电子乐器中对弦的振动进行检测。
如上所述，初始触键信号可从各种演奏型式的电子乐器的演奏部位分别检测到。很明显对本领域的技术人员来说，代表音高低的键代码KC和其它形成音调的参数也完全能根据乐器的型式进行检测。
下面将描述图2中的乐音发生电路的主要构成部分。图9是地址发生器21的结构的一个例子的示意图。一全加器81、一延时电路82以及AND(“与”)电路组83相互串联连接而构成一闭环回路。一比较器84将输入A与输入B进行比较且当输入A大于输入B时输出“1”信号给全加器81。比较器84的输入A与一闩锁电路85相连。闭环回路的输出通过一加法器88全为一地址信号输出。闩锁电路86的输出则加到加法器88上。闩锁电路85和86分别闩锁数据大小DS和起始指示信号SP。
当起始脉冲SP被给出时，闭环回路中的数据由AND(“与”)电路组83复位。此后，如果闭环中的值比DS小，全加器81的信号增加“1”。当闭环中的值达到DS时，比较器84的输出为零，环路中的增量操作停止进行。环路中的值由加法器88加到代表地址起始点的起始指示信号SP上，由此产生一地址信号AD。
图10A是用来说明图3中的全通滤波器功能的示意图。输入、输出、放大系数以及延时电路的延时常数分别由X、Y、k和Z-1表示。
当相应的值由上述符号表示时，输出Y可由下列等式表示Y＝kYZ-1+XZ-1-kXY(1-kZ-1)＝X(Z-1-k)Y/X＝(Z-1-k)/A1-kZ-1。
图10B是与图10A等效且由另一种电路形式表示的电路。
传送(转换)函数的延时特征H(Z)＝(Z-1-k)/(1-kZ-1)由下列等式表示τ(ωX)＝T(1-k2)/(1-2kcosωT+k2)其中，ω表示角速度，而τ(ωX)则表示对角速度ωX的延迟时间。
图11是表示延时时间与采样时间T之比随ωT的变化而变化的示意图。该关系是相角与频率之间的关系。当这种关系重新安排为频率和延迟量之间的关系时，就可得到一如折线所示的曲线。
从图11可清楚看出，当图3的电路中的放大器31和32的放大系数α(即前述等式中的k)变化时，相角随频率发生较大范围的变化。
图12是表示给予全通滤波器25的放大系数α随时间而变化的一个例子的示意图。当键在KON处即键在键盘(或类似的器件)上被按下时放大系数α上升到接近1的值，然后以一指数函数的形式减小。当α接近1时，许多非谐音的成份产生，这一点从图11中很明显地看到。因为当α是1时全通滤波器变成发散，所以放大系数α必须小于1。
图13是表示给予全通滤波器25的延迟级数n随时间而变化的示意图。当键处于KON的位置时，级数n从基准延迟值N减小一预定量，然后渐渐增加，达到最初的基准延迟值N。
通常，在钢琴或其它类似的乐器中，音调(音高低)在开始接触弦的时刻增大，然后渐渐集中到一预定的值。为了使用延时级数来实现这一现象，有必要在键处在KON处的时刻减少延迟级数，然后将音调(音高低)渐渐集中到某一预定的值。图14表示一存储器型包络发生器28的结构图。
图中一全加器91、一延迟电路92和AND电路组93构成一与图9相似的闭环回路。闩锁电路96和97闩锁键代码KC信息和初始触键IT信息并将它们分别输入到用来从键代码KC中求得一累积值的表94和用来从初始触键IT中求得一系数的表95中。闩锁电路96和97通过接到一起始脉冲ST而被启动。起始脉冲ST也用来使计数器98复位。计数器98从全加法器91中接收进位输出。一相应于KC的值由上述闭环累加，从而从全加法器91中产生一进位信号，以增加计数器98的值。当计数器98的值达到最大时，该计数器停止计数工作而保持该最大值。当键代码KC增大时，一较大的值被设定给从键码代码KC中求得一累积值的表94。相应地，音调(音)越高时，包络也得越快。计数器98的计数值用作存储器99的一个地址，以从存储器99中读出具有图14所示的波形的信号。在乘法器100中，从存储器99读出的信号被乘上某一系数，该系数由表95提供。于是产生一相应于初始触键(信号)IT的音调包络(信号IT'。这个音调包络(信号曲线)IT'有如图14的右侧所示的特性，即当输入变大时，音调(音高低)较大幅度地变化。当音调包络IT'是“零”时，总的音调(音高低)值等于键代码KC的音调(音高低)值。
下面描述图2所示的转换表26的结构。
图15是使用图14的包络发生器的转换表的结构的一个例子。对于放大系数α，所供给的音调包络(信号)IT'可以直接使用。对于延迟级数n，则需要从基本的延时长度N中减去的过程。因为有必要换算相应于键代码KC的延时长度的变化范围，因此通过使用表102来产生相应于该键代码的系数，表102是用来从该键码KC中得到系数的。用这个系数在乘法器103中与音调包络相乘，并在放大器104中被反相，然后加到基本延迟长度N上或从基本延迟长度N中减去，这样就产生出了延时长度n。
图16是计算型包络发生器的结构的一个例子的示意图。图中全加法器106、延迟电路107以及AND电路组108组成一闭环电路。用来从键代码中得到一个累积值的表109的输出加到全加(法)器106中。该键代码KC通过闩锁电路111加到表109上。另一方面，初始触键IT通过闩锁电路112加到一用来产生系数的表113上。表113的输出则输入到下行(递减)计数器114中。起始脉冲ST加到闩锁电路111和112以及下行(递减)计数器114中。当起始脉冲ST是“1”时，下行计数器114输入IT的值。此后，每当该一进位信号从全加法器106中产生，下行计数器114就进行一次下行计数工作。通过最初给下行计数器设定一对应于初始触键IT的某一值，以及在计时时相对于键码KC一个一个地逐步减去下行计数器的值，可得到一能在从某一值到零的范围内具有线性特性的递减功能。这里，下行(递减)计数器是这样一种计数器，其中当该计数器的值达到零时，它即停止计数并保持计数器的输出为零。
在图16的音调包络中，可产生一线性递减的输出。为了将它改变成图14右边的波形所显示的U的形式，可使用图17所示的转换表。转换表116和117接收图16所示的计数器114的输出。产生具有U型特征的系数α和具有倒U型特征的系数n。
在图16所示的情形中，由于使用了下行计数器，因而设置了时间轴与图12相反的表。图16和图17时间轴相反的原因是由于考虑到这些表的输出值有可能相应于比较器的输出而变为零。在这种情况下，需要前面所述的表来输出标准值。延迟级数的表117被安排成可从键码KC中选择一些曲线。
图18表示图2中的延迟电路23的结构的一个例子。图中许多延迟电路121、122、…、126串联连接，其中各自的输出输入到选择器电路128中。选择器电路128相应于选择输入为预定的延迟级数提供一输出。这样就构成了一个能改变延时级数的延迟电路。
使用上述诸器件可构成图2或相当于图2所示的电路。
为了能在按键后产生非谐音成份，必须改变全通滤波器25的相位以便能使它与频率相关，这一点很重要。尽管图2所示的闭环回路包含延迟电路23、低通滤波器24和全通滤波器25，但是低通滤波器24不一定总是必需的。
图19是由延迟电路23和全通滤波器25构成的闭环回路的一个例子。按键后的变化可通过这种电路实现。
如上所述，通过在延时反馈回路中设置一全通滤波器可以产生与自然乐器的乐音非常相似的音乐乐音。特别是能根据触键信息控制非谐音成份。
应该理解，本发明不局限于上述实施例，它可以作出种种适当的改变。
例如，尽管前面所述的实施例描述的是通过对应于触键改变全通滤波器的系数来对音调(音高低)加以调音的，但是，也可以通过对应于触键改变延迟电路的延迟时间来实现大范围地改变频率。
本发明的目的不仅能通过使用CPU软件来实现，而且也可通过硬件来实现。
尽管上面是针对使用线性全通滤波器进行描述的，但是本发明同样适用于使用多维全通滤波器的情况。
尽管上面对有限的几个实施例作了描述，但是本发明并不局限于这些实施例。很明显，对本领域的技术人员来说，在不离开本发明权利要求书的精神实质的范围内完全可以作出种种变化、置换、改变、改进或上述种种变化的组合。
权利要求
1.一种乐音信号合成装置，它包括用来循环乐音信号的循环电路；用来为上述循环电路提供一驱动波形的装置；连接在上述循环电路内、用来根据音调为循环的乐音信号提供延迟时间的延迟电路；以及连接在上述循环电路内、可根据频率改变乐音信号的相位的可变全通滤波器。
2.根据权利要求1所述的乐音信号合成装置，其特征在于它还包括一用来根据触键信号产生一随时间变化的放大系数α的系数产生装置;以及用来将上述放大系数α加到上述全通滤波器的装置。
3.如权利要求2所述的乐音信号合成装置，其特征在于上述系数产生装置包括一产生音调包络的装置，该包络随着演奏的开始，相应于触键信号增加一定的音调量。然后以指数函数的形式降低该音调。
4.如权利要求3所述的乐音信号合成装置，其特征在于，上述系数发生装置可根据音调控制音调包络的衰减。
5.如权利要求2所述的乐音信号合成装置，其特征在于它还包括演奏用的演奏操作器;根据上述演奏操作器给出的演奏信息产生一触键信号的触键信号产生装置;以及为上述系数发生装置提供上述触键信号的装置。
6.如权利要求5所述的乐音信号合成装置，其特征在于，上述演奏操作器上有许多键，且上述触键信号产生装置包括检测按键速度的装置。
7.如权利要求5所述的乐音信号合成装置，其特征在于，上述演奏操作器包括一衔在嘴里并通过它吹气的吹嘴，且上述触键信号产生装置包括一用来检测吹气压力的压力传感器。
8.如权利要求5所述的乐音信号合成装置，其特征在于上述演奏操作器包括一振动件，且上述触键信号产生装置包括用来形成在该振动件上产生的振动的包络线及检测该包络的变化的装置。
9.如权利要求1所述的乐音信号合成装置，其特征在于上述全通滤波器包括用来延迟一输入信号的延迟元件;用来将输入信号放大α系数的第一放大器;用来将放大的输入信号反相加到上述延迟元件的输出中的第一加法器;用来将上述第一加法器的输出放大α系数的第二放大器;以及将上述第二放大器的输出在上述延迟元件的输入侧同相加到输入信号中的第二加法器，上述延迟元件的延迟时间和第一及第二放大器的放大系数α根据外部施加的控制信号来控制。
10.如权利要求9所述的乐音信号合成装置，其特征在于它还包括用来接收代表音调的信号以及代表触键的信号且为上述全通滤波器提供一控制放大系数α和延迟时间的信号的装置。
全文摘要
一种乐音信号合成装置包括一用来循环乐音信号的循环回路、将驱动波形加入到该循环回路的装置、连接在循环回路内并用来对应于音调(音高低)为上述循环乐音信号提供延迟时间的延迟电路以及连接在循环回路内并用来根据频率改变乐音信号的相位的可变全通滤波器，结果可根据触键来控制音乐乐音，且可根据触键(强弱)改变乐音的各种特征以便模拟自然乐器中由触键产生的音调(音高低)振动和非谐音成分。
文档编号G10H7/08GK1059046SQ9110553
公开日1992年2月26日 申请日期1991年8月8日 优先权日1990年8月8日
发明者铃木则夫, 武藤孝明 申请人:雅马哈株式会社