专利名称：与个人计算机适配的乐音信号发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对所输入的音乐演奏数据产生乐音信号的乐音信号发生器，尤其涉及一种备有多种类型输入/输出接口的乐音信号发生器。
乐器数字式接口(MIDI)如今广泛地用来转送如音乐演奏数据的电信号。MIDI经附有5脚DIN输出和输入连接器的电缆可对具有预定格式的数据进行单向性传输。
众所周知，用于编辑音色或自动音乐演奏数据的个人计算机软件也已得到实际应用。虽然个人计算机一般内部设有如RS-232和RS422的双向串行接口，但是带有一个MIDI连接器(5脚DIN连接器)的个人计算机尚属少见。
在这种情况下，必须将MIDI接口板插入个人计算机的槽座中，以便对编辑的音色和音乐演奏数据进行数据转换。并经MIDI连接器电缆可将数据在电子乐器和个人计算机之间来回传送。安装和连接这样的板和电缆需要一定的人力，故费用较高。
本发明的目的在于提供一种可方便地通过个人计算机和其它电子乐器(包括音乐演奏控制器)的乐音信号发生器。
按照本发明的一个方面，提供了一种乐音信号发生器。该发生器包含一用于对输入的音乐演奏数据产生乐音信号的乐音信号发生电路;一用于将包括音乐演奏数据的信息发送给个人计算机和接收来自个人计算机的信息的通用双向串行通信装置;一包括串行输入装置和串行输出装置的电子乐器串行通信装置，其中串行输入装置用于接收来自电子乐器的含有音乐演奏数据的信息，而串行输出装置用于将含有音乐演奏数据的信息发送给另一个电子乐器;和用于将由所述双向串行通信装置的所输入的上述信息输出到所述串行输出装置和用于将由所述串行输入装置输入的上述信息输出到所述双向串行通信装置的转发器。
该乐音信号发生器最好在产生和不产生来自乐音信号产生电路的音乐乐音之间设有进行切换的切换装置，该音乐乐音代表由双向串行通信装置或串行输入装置输入的音乐演奏数据。
双向串行通信装置可以是RS-232、RS-422等诸如此类。该电子乐器串行通信装置是MIDI。乐音信号发生电路能利用由任一通信装置所提供的音乐演奏数据和利用它的转发器对乐音信号进行合成。来自个人计算机的数据转换为其它格式的数据，并发送给乐器，或反之亦然。因此就能够在个人计算机中不添加MIDI板而将乐音信号发生器或单元连接到个人计算机或其它同类计算机。其它一些电子乐器、个人计算机和同类计算机之间通过乐音信号发生器单元也可进行连接。利用切换装置可使乐音信号发生电路对输入的音乐演奏数据不产生音乐乐音，乐音信号发生器只用作为转发器。
本发明的乐音信号产生器设有通用双向串行通信装置;电子乐器串行通信装置;和切换装置。因此，音乐演奏数据或类似数据能通过个人计算机和乐音信号发生器直接连接而转送，且从某电子乐器所接收到的数据能发送给个人计算机。
图1为本发明一实施例的乐音信号发生器单元的结构;
图2示出由该实施例的乐音信号发生器单元执行的主例行程序的流程图;
图3示出该实施例的乐音信号发生器单元的MIDI接收中断操作的流程图;
图4示出该实施例的乐音信号发生器单元的串行接收中断操作的流程图;
图5示出该实施例的乐音信号发生器单元的演奏数据的缓冲过程的流程图;
图6示出连接到该实施例的乐音信号发生器单元的个人计算机的记录过程的流程图;
图7示出连接到该实施例的乐音信号发生器单元的个人计算机的(音乐)重放过程的流程图;
图8示出个人计算机的接收中断操作的流程图。
图1示出本发明一实施例的乐音信号发生器单元的结构的方框图。
该乐音信号发生器单元对于经过接口从其它电子乐器和个人计算机或类似计算机输入的演奏数据产生乐音信号。该乐音信号发生器单元能根据从其它乐器所接收的宽音域的指令来改变音色、效果等等。
乐音信号发生器单元1与个人计算机3和放音系统4相连。键盘型控制器2经MIDI电缆连接到乐音信号发生器单元1的MIDI接口14、且个人计算机3经双向通信电缆连接到串行接口15。图1B中显示用于耦接到MIDI接口的连接器的一个例子。串行接口15是一种通用双向串行接口如RS-232C和RS-422，它们的连接器作为举例显示在图1C中。乐音信号发生器单元1由CPU10控制。CPU10经总线11连接于ROM12、RAM13、MIDI接口14、串行接口15、面板开关16、显示器17和乐音信号发生电路18。乐音信号发生电路18在CPU10的控制下对存贮于RAM13中缓冲器BUF的音乐演奏数据产生乐音信号。与乐音信号发生电路18相连的放音系统4对所输入的音频信号进行放大并将它们从扬声器等类似器件中输出。ROM12存贮着后面将要说明的流程图所表示的各种控制的控制程序。RAM13有如上所述的用于存贮经接口输入的各种数据的缓冲器BUF;用于存贮通信模式标志以便用于设定通信模式的通信模式标志寄存器CM;存贮音符号(notenumber)的音符寄存器NC;存贮速度数据的速度寄存器VC;存贮通道号的通道寄存器i;存贮对应于通道i的音色数据的音色寄存器TCi;存贮程序号的程序号寄存器PC;和存贮操作方式的操作方式寄存器OM。面板开关16用于在音色、效果等类似功能之间进行局部转换。显示器17显示当时设定的音色或方式。
图2至图5是表明乐音信号发生器单元的工作流程图。
图2是由乐音信号发生器单元执行的主例行程序的流程图。在步骤n1进行初始化以便使乐音信号发生器单元1进入准备状态。之后，反复执行接收缓冲过程(步骤n2)和面板开关处理过程(步骤n3)。面板开关处理过程包括每个MIDI通道在音色和通信模式之间的转换操作;更新节目更改表的操作;和将乐音信号发生器单元的数据转储到个人计算机去的操作。
图3表明当从MIDI接口14的MIDI输入端(IN)接收到串行数据时MIDI接收中断操作开始的流程图。当数据经MIDI接口14从另一电子乐器接收时，所接收的数据载入缓冲器BUF(步骤n10)。BUF中数据经MIDI输出端(步骤n11)发送，且识别通信标志CM(步骤12)。CM＝0是一种将所接收的数据变换为其它数据格式以便将它输出到串行接口15的模式，不用对从乐音信号发生电路18所接收到的数据产生音调信号。CM＝1是一种将所接收的数据变换为其它格式以便将它输出到串行接口、并将所接收的数据重放为声音的模式。CM＝2是一种将所接收的数据重放为声音而不用将数据输出到串行接口15的模式。因此，如果通信模式为CM＝0，则BUF中的数据被变换为其它格式并输出到串行接口15(步骤n13)。如果通信模式是CM＝1，则BUF中的数据变换为其它格式并被输出到串行接口15(步骤n14)，且BUF中的数据载入演奏数据缓冲器，在此，数据被发送到乐音信号发生电路18(步骤n15)。如果通信模式是CM＝2，BUF中的数据载入演奏数据缓冲器(n16)。
图4是串行接收中断例行程序的流程图，当从串行接口15接收数据时该例行程序被起动。所接收的数据载入BUF(步骤n20)。接着鉴别通信模式CM(步骤n21)。当从串行接口15接收数据时，内部命令以任意一个通信模式执行且在模式CM＝0和CM＝1时重放声音。内部命令是通常所说的系统专用命令，它们仅限定在个人计算机3和乐音信号发生器单元1之间，例如节目改变命令和模式改变命令。如果所鉴别的通信模式是CM＝2并只有当载入BUF的数据是内部命令时，则执行对应于内部命令的操作(步骤n22)。如果模式不是CM＝2，则不管所载数据的内容如何，执行对应于BUF中的数据的操作。尤其是，BUF中的数据载入演奏数据缓冲器中，而当BUF中数据是一个内部命令时则执行一个对应于内部命令的操作。如果BUF中数据是音乐演奏数据则通过乐音信号发生电路18(步骤23)产生声音、且演奏数据从MIDI输出端输出(步骤n24和n25)。
图5为表明按照存贮在演奏数据缓冲器中的数据内容执行各种类型操作时的演奏数据缓冲过程。首先检查是否有新的数据存贮在演奏数据缓冲器中(步骤n30)。如果没有，则流程返回。如果已存贮，则检查存贮数据是何种类型(步骤n31)。
如果所存贮的数据是音符接通事件数据，则发送数据的MIDI通道号存贮在寄存器i中，接通事件音符号(on-eventnote)存贮在寄存器NC中，而所存贮的速度数据载入寄存器VE中(步骤32)。该MIDI通道号i识别指定的音色数据TCi。这些数据送到乐音信号发生电路18以产生具有音色TCi、乐音音调NC、和音量VE的声音。待分配的声音产生通道不管MIDI信道如何是任意确定的(这称为动态话音分配(dynamicvoiceallocation)。
如果所存贮的数据是音符断开事件，则发送数据的MIDI通道号存贮在寄存器i中，而其音符号送入寄存器NC(步骤n34)。确定声音产生通道以中止已产生的(旧的)声音(步骤35)。
如果所存贮数据是节目更改数据，则节目更改的MIDI通道号送入寄存器i，且新的节目号送到寄存器PC(步骤n36)。利用这些数据作为检索参数，则新的音色数据FOM(PC)从节目更改表或从操作方式寄存器OM中读出并送给寄存器TCi作为新节目号PC的MIDI通道i的音色(步骤n37)。
如果所存贮的数据是一个内部命令，则执行相应的操作(步骤n38)。如果存贮的数据是另一个数据，而不是上述的数据，则也执行相应的操作(步骤n38)。内部命令包括设定寄存器CM、OM……等类同寄存器的设定命令;请求当前使用通道的音色之类的命令;和请求大量(音乐信息)转储数据的命令。在步骤n39执行的操作包括控制改变操作、所有音符断开操作之类的操作。
图6至图8表示个人计算机3方面的操作流程图。
图6是记录过程的流程图，其中当要再现已存贮在个人计算机的存贮器中的自动音乐演奏数据时，叠加于来自控制器2手动输入的演奏数据的自动音乐演奏数据以叠音方式记录下来。首先，输入音乐号码和名称(步骤n40)。如果是新的音乐，则请求当前设置在乐音信号发生器单元中的如音色等数据(步骤n42)。该请求作为内部命令发送。根据所接收到的各种设定数据(如节线的范围，原始数据(速度、音色))，设定新的音乐的各种数据(步骤n43)。如果要对已存贮的音乐进行编辑，则可利用已存贮的音乐的各种设定数据并且流程可从步骤n41直接进入到步骤n44，在那里在个人计算机的存贮器中保留着音乐数据记录区。之后，此流程停留在那里直到出现起动键或停止键接通事件(步骤n45)。键盘5的特定功能键指定为起动键和停止键。当停止键的接通事件出现时，记录过程中止。当起动键的接通事件出现时，记录操作开始。
在记录操作中，由时钟检查事件的定时(步骤n47)在事件定时时，已存贮的音乐事件被读出并送到乐音信号发生器单元1的串行接口15(步骤n49)。该事件数据在它变换成MIDI格式后送出。之后，事件数据存贮在在步骤n44中所保留的数据记录区中(步骤n50)。从步骤n57至步骤n50的操作重复进行直至发生停止键接通事件为止(步骤n51)。通过重复执行步骤n47至n51的操作，在步骤n40中指定的音乐演奏数据能在乐音信号发生器单元1中再现，同时它被记录在步骤n44中保留的数据记录区中。
这重复操作周期称为“一个接通记录操作”。在该期间，由键盘型控制器2或类似控制器经MIDI接口提供的演奏数据也存贮在数据记录区中(该记录区在图8中将详细描述)。即，通过步骤n47至n51操作所重放的音乐及从MIDI接口14输入的演奏数据都被记录在数据记录区中。对于新的音乐来说，流程从步骤n47进行到n51，记录了来自MIDI接口14的演奏数据或来自个人计算机3的键盘5的演奏数据。
当出现停止键接通事件时，如音乐容量(所有数据的长度)的标题和记录时间的周期被加到所记录的音乐数据上，之后，记录操作中止(步骤n52)。在这种流程中，如果执行了步骤n41、n42、n43和n44，则产生并记录一个新的音乐，然而如果流程从步骤n41直接进入到步骤n44，则在已记录的音乐上会加上一部分新的音乐(叠音)。
图7是再生过程的流程图，其中一个已记录的音乐(自动音乐演奏数据)被读出并输出到乐音信号发生器单元1以便重放该音乐。首先，输入音乐号和名称(步骤n60)。如果指定是新的音乐而不是那些已存贮在个人计算机中的音乐，则流程立即中止(步骤n61)。如果指定已存贮的音乐，则流程作好准备直至出现起动键接通事件为止。如果停止键的接通先于起动键接通，则流程立即中止(步骤n63)。当起动键接通，则执行自动音乐演奏。事件的定时由时钟识别(步骤n64)。在事件定时上读出事件(步骤65)，该事件经串行接口输出到乐音信号发生器单元1(步骤n66)。该串行数据变换为MIDI数据格式。这种操作继续到停止键或起动键接通为止(步骤n67)。当停止键接通或当最终数据读出时，流程中止。
图8示出用于串行演奏数据的接收中断操作的流程图。
此操作根据由个人计算机3的串行接口发出的接收中断而执行，与此同时它接收来自乐音信号发生器单元1的数据。在所接收到的数据置于输入缓冲器IBUF之后(步骤n70)，核实CM标志(步骤n71)。CM＝0表示存在回声(echo-back)，CM＝1和CM＝2表示不存在回声。在有回声情况下，IBUF的内容经串行接口返回到乐音信号发生器单元1(步骤n72)。之后检查它是否处于“接通记录操作”(步骤n73)。如果处于接通记录操作，则存贮在输入缓冲器IBUF中的事件记录在在步骤n44(图6中)中保留的数据记录区(步骤n74)。
该“接通记录操作”在存在歌曲的情况下相应于图6中所示从步骤n47至n51的重复操作。在叠音操作情况下，输入缓冲区IBUF中的事件及以重复操作再生的音乐均存贮在数据记录区中。在一个新的音乐的情况下，仅有新的音乐演奏数据存贮在数据记录区域中。
按照上面的描述，该乐音信号发生器单元1通过使用从MIDI接口14(键盘型控制器2)或从串行接口15(个人计算机3)接收的数据能产生乐音信号。从MIDI接口接收的数据能经串行接口直接加给个人计算机3而不使用专用的转换线路板。
上述实施例的乐音信号发生器单元附设有分开的键盘和分开的放音系统。它也可以作为一种从整体上来说包含键盘和放音系统的电子乐器的结构。
虽然本发明已结合较佳实施例作了描述，但是本发明不只限于那些具体实施例。例如，这是很明显的，即本技术领域中的那些技术人员可做出种种变化、改进、组合及诸如此类等。
权利要求
1.一种乐音信号发生器单元，它包括根据输入的音乐演奏数据产生乐音信号的乐音信号发生装置；适于将包含音乐演奏数据的信息发送给个人计算机和接收来自个人计算机信息的通用双向串行通信装置；包含串行输入装置和串行输出装置的电子乐器串行通信装置，所述串行输入装置适用于接收包含来自电子乐器的音乐演奏数据的信息，所述串行输出装置适用于将包含音乐演奏数据的信息发送给另一个电子乐器；和用于将来自所述双向串行通信装置的所述输入信息输出到所述串行输出装置和用于将来自所述串行输入装置的所述输入信息输出到所述双向串行通信装置的转发器。
2.权利要求1所述的乐音信号发生器单元，其特征在于，进一步包含，根据使乐音信号发生装置产生音乐乐音的音乐演奏数据，切换所述双向串行通信装置和所述串行输入装置的切换装置。
全文摘要
一种乐音信号发生器单元具有如RS-232C的双向接口和MIDI接口。这种乐音信号发生器单元变换数据格式使能直接与个人计算机和另一电子乐器相连，而不需在个人计算机方面使用专门的MIDI线路板。
文档编号G10H7/00GK1074776SQ9310101
公开日1993年7月28日 申请日期1993年1月14日 优先权日1992年1月14日
发明者平松幹裕 申请人:雅马哈株式会社