[發明專利]音調信號發生器

無效

• 申請號: 91108664.1
• 申請日: 1991-09-04
• 公開（公告）號: CN1022071C
• 公開（公告）日: 1993-09-08
• 發明（設計）人: 神月宏一;岡村和久;市來哲二
• 申請（專利權）人: 雅馬哈株式會社
• 主分類號: G10H1/12
• 分類號: G10H1/12
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 范本國

本發明涉及一種音調信號發生器，它利用數字濾波來進行波形內插，從而產生一個具有平滑波形的音調信號。更具體地說，本發明根據要產生的音調的高度（Pitch）來控制其內插特性（interpolation????characteristic）。

公開號為63-168695的日本專利（相應于美國專利申請№.139，659號）建議一種簡化的濾波操作，它通過對幾個音調信號取樣數據進行m階濾波操作（這里n＞m）來實現。更具體地說，該專利披露，當音調信號取樣數據是相應于指定地址的信號的整數部分而順序產生時，濾波器的n個系數是從m階濾波器的系數中挑選出來的相應于指定地址信號的小數部分之值（根據指定地址信號小部部分之值而有不同的濾波器系數階的組合），然后這選出的幾個濾波器系數與幾個音調信號數據進行算術運算，從而實際上完成了m階的濾波操作。

在這個公開號為63-168695號日本專利中還披露出，作為幾個音調信號取樣數據來使用的數據是在波形存貯器中幾個地址里存貯的數據，而不是在各個固定的幾個取樣周期期間所產生的數據。這就意味著不是根據固定的取樣周期來進行簡單的濾波操作，而是隨著要產生的音調的高度來改變取樣周期，并根據這個可變的取樣周期來進行濾波操作，從而實現對幾個取樣的波形內插操作。作為這種內插操作的結果，便產生了一個取樣數據。

已經知道，當要用數字濾波器來消除混淆噪聲（aliasing????noise）時，所需要做的便是將濾波器設置成低通濾波特性，并把截止頻率設置成低于取樣頻率fs的一半。因此，在上述波形內插操作中，消除混淆噪聲也能通過設置濾波器為低通濾波特性并將截止頻率設成低于取樣頻率fs的一半來實現。

然而，如果象公開號為63-168695的日本專利所示那樣用數字濾波器來實現波形內插操作，那么當音調高度改變時，實際取樣周期也將變化，因而所造成的濾波特性也將隨著音調高度的改變而出現所不希望的偏移（其系數值不變）。這是由于下述事實造成的：在使用數字濾波器來完成波形內插操作時，數字濾波器中的單位延遲時間不為常數，而是隨音調高度的變化而變化。于是當希望不因音調高度變化而移動濾波特性時，上述情況便帶來了不方便。

例如，當要同時完成波形內插和消除混淆噪聲時，如果用作內插特性的濾波器特性被作成低通濾波特性，那么所需低通濾波特性的截止頻率就將音調高度而變化。這樣，如果音調高度升高而且截止頻率變得高于混淆噪聲的頻率，便會出現不能消除混淆噪聲的情況。如果能預先產生足夠高分辨力的波形，從而在要產生的音調的最大高度也不會產生上述情況，那么這種不方便的情況就可以防止了。然而，在這種情況下進行波形內插也就沒有多大用處了。

所以，本發明的一個目的是提供一種音調信號發生器，當它在利用濾波器操作來實現波形內插以產生平滑波形的音調信號時，它能夠根據要產生的音調的高度來控制內插特性，從而控制其濾波特性。

更具體地說，本發明試圖提供一種音調信號發生器，它根據要產生的音調的高度來控制其內插特性，從而防止濾波特性的偏移。

本發明的另一個目的是提供一種音調信號發生器，當利用數字濾波操作來實現波形內插借以產生有光滑波形的音調信號時，它能根據要產生音調的高度來控制內插特性，從而可靠地消除混淆噪聲。

根據本發明的音調信號發生器包括：音調高度指定部分，用于指定要產生音調的高度;波形生成部分，用于產生一個相應于由指定調高部分指定的頻率的數字波形取樣數據;系數生成部分，用于生成相應于所需內插特性的幾個系數;特性控制部分，它根據音調高度指定部分所指定的音調高度來改變生成系數部分所生成的系數，從而可變地控制內插特性;以及內插操作部分，它將系數作用于產生波形部分所產生的幾個數字波形取樣數據，并將被操作過的數據加以合成，產生一個取樣數據。

系數生成部分產生幾個符合所需內插特性的系數。特性控制部分改變在系數生成部分所生成的系數，從而可以根據音調指定高度部分所指定的音調高度來可變地控制內插特性。在內插操作部分，將幾個系數分別作用于幾個數字波形數據，并將操作結果（或者說被操作過的數據）合成為一個取樣數據，從而實現了內插操作。這幾個相應于所需內插特性的系數也確定了相應的濾波器特性;就是說，這同一組幾個系數不僅可以認為是用于波形內插的內插系數，也可以認為是濾波器系數。

在傳統作法中，當利用濾波操作來實現波形內插操作時，其濾波特性不能被控制，而且它隨著指定音調高度的變化而發生不希望的移動。與此相反，根據本發明，用于內插操作的幾個系數能被可變地控制，從而能依照指定的音調高度來控制其內插特性，結果便有可能控制最終的濾波特性。

現在來說明這一特點。