DE69521731T2

DE69521731T2 - Tonsignalerzeuger mit einer Klangeffektfunktion

Info

Publication number: DE69521731T2
Application number: DE69521731T
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiro Kurata
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1995-03-23
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2015-03-24
Also published as: KR0151578B1; CN1117634A; ES2158914T3; RU2143751C1; EP0675481B1; DE69521731D1; US5869781A; EP0675481A1; AU689208B2; RU95104888A; KR950031147A; TW279219B; CN1059748C; AU1619795A

Description

Hintergrund der Erfindung

(Gebiet der Erfindung)

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tonsignalgenerator und ein Verfahren, welches Tonsignale, die mit verschiedenen spezialisierten Klangeffekten, wie zum Beispiel Modulation und Tonhöhenänderung, versehen werden, als auch Musiktöne und normale Klangeffekte erzeugen kann.

(Beschreibung des Stands der Technik)

TV-Spielinstrumente zur Unterhaltung weisen in der Praxis einen Tonsignalgenerator auf. Bei diesem Instrument werden Tonsignale, die in einer durch ein ROM oder eine CD-Rom zur Verfügung gestellten Spielkassette gespeichert sind in einen internen RAM des Spielinstruments überführt, und die Daten werden entsprechend dem Verlauf eines Spielprogramms ausgelesen, welches zur Erzeugung von Musiktönen mit den normalen Klangeffekten und den Musiktönen als Hintergrundmusik ausgeführt wird.
Die obigen Musiktöne für die TV-Spielinstrumente oder dergleichen verwenden zur Unterhaltung des Spiels verschiedene Klangeffekte, wie zum Beispiel Modulation. Um Vorteile der Klangeffekte zu erhalten, sind einige dem Tonsignalgenerator zugeführte Koeffizienten erforderlich. Die Koeffizienten werden verwendet, um einen Pegel für die Klangeffekte festzulegen und deren Pegel zu verändern.
Die bisherigen Tonsignalgeneratoren wurden mit LFOs (Low Frequency Oscillators = Niederfrequenzoszillator) und Schaltungen zur Erzeugung eines Modulationssignals versehen; die nur zum Erzeugen der Koeffizienten verwendet werden.
US 4 228 713 offenbart eine programmierbare Stromquelle für ein Filter oder einen Oszillator. Es ist bekannt, dass zum Beispiel die Höhe eines Tons sich exponentiell mit der Position des Tons auf einer Tonleiter ändert. Wenn man also einen Effekt, wie zum Beispiel Filtern, einem Ton beigeben möchte, so muss das üblicherweise lineare Filtereinstellsignal exponentiell proportional zur Position des ausgewählten Tons auf der Tonleiter erzeugt werden. Diese Vorrichtung soll das Problem einer temperaturabhängigen Änderung bei dieser exponentiellen Umwandlung beseitigen. Bevor das eigentliche Einstellsignal verwendet wird, wird es durch einen EIN-AUS- Schalter unter der Torsteuerung eines Impulsstroms zerhackt, der eine Einschaltdauer aufweist, die mit der Tonleiterposition des ausgewählten Tons exponentiell in Beziehung steht.
US 5 157 215 offenbart ein elektronisches Musikinstrument zum Modulieren eines Musiktonsignals mit Stimme. Die durch eine Tonquelle erzeugten Musiktonsignale werden entweder einem Modulator oder einem Ausgabegerät zugeführt. Im Modulator kann das die Tonquelle verlassende Signal durch Beigeben eines Stimmensignals durch ein externes Mikrophon moduliert werden. Das Mikrophon detektiert eine externe Stimme, und das Stimmensignal wird dann durch den Modulator in Stimmensignale in verschiedenen Frequenzbereichen aufgeteilt. Auf der Grundlage dieser Teilung wird das Musiktonsignal schließlich in Einheiten dieser entsprechenden Frequenzbereiche moduliert.
Im allgemeinen wird ein DSP-Chip (Digital-Signal-Processor) verwendet, um die Klangeffekte zu erzeugen. Beim DSP ist es nötig, Signaldaten so aufzubereiten, dass sie Parameter für das Filtern und Modulieren sind. Im Fall des Modulierens sind zum Beispiel die Signaldaten für das Modulieren erforderlich. Daher wurden die bisherigen Tonsignalgeneratoren mit einer Schaltung versehen, die viele Funktionen zum Erzeugen verschiedener Arten von Signaldaten aufweist.
Des weiteren ist es möglich, von vornherein mehrere Gruppen von Koeffizienten zum Filtern zu erzeugen und die vorhandene Gruppe dynamisch zu verändern, um es dem Tonsignalgenerator zu ermöglichen, verschiedene Klangeffekte zu erzeugen. Daher sind die bisherigen Tonsignalgeneratoren mit einer Filtervorrichtung versehen, die einen DSP-Chip verwendet, der schematisch in Fig. 18 gezeigt ist.
In Fig. 18 werden mehrere Filterkoeffizienten (a bis d) von einem Filterkoeffizientenregister R an einen DSP 71 überführt, und der DSP 71 verwendet einen Satz der Koeffizienten zum Filtern eines Filtereingabesignals Si in einem Abtastwertverarbeiturzgszeitraum. Beim dynamischen Verändern der Filterkoeffizienten verändert eine CPU 70 mit der Zeit die im Koeffizientenregister R gespeicherten Daten. In diesem Fall wird das Schreiben der Koeffizienten von der CPU 70 in das Koeffizientenregister R sukzessiv in einer zeitlichen Abfolge entsprechend eines Verarbeitungstaktes der CPU 70 durchgeführt. Daher ist eine konstante Zeitspanne erforderlich, um den vorhandenen Satz der Koeffizienten im Koeffizientenregister R durch einen neuen Satz der Koeffizienten zu ersetzen.
US 5 099 739 beschreibt zum Beispiel so eine Vorrichtung zur Musiktonerzeugung, die ausgestaltet ist, um einen Stereophonieeffekt den Wellenformdaten beizugeben, die in einen Wellenformspeicher gespeichert sind. Die Vorrichtung weist linke und rechte Tonsysteme auf, die linke und rechte Musiktöne auf der Grundlage derselben Wellenformdaten erzeugen, die von einem Teil zur Beigabe eines Stereophonieeffektes ausgegeben werden. Die einen Wellenformdaten, zu denen der Stereophonieeffekt hinzugefügt werden soll, werden durch in einem Koeffizientenspeicher gespeicherte Filterkoeffizienten digital gefiltert. Auf diese Weise werden die einen Wellenformdaten moduliert.
Die bisherigen Tonsignalgeneratoren haben jedoch Nachteile dadurch, dass sie diskrete feste Schaltungen benötigen, wie zum Beispiel den LFO und den Schaltkreis zur Erzeugung des Modulationssignals, was in einer komplexen Zusammensetzung des ganzen Schaltkreises, einem groß bemessenen LSI und einer Kostenerhöhung resultiert. Des weiteren ist es schwierig, komplexe Klangeffekte zu erhalten. Daher gibt es eine Beschränkung der Klangeffekte in jedem Spielprogramm.
Des weiteren weisen die bisherigen Tonsignalgeneratoren mit einen Schaltkreis für die Funktionen zur Erzeugung verschiedener Arten von Signaldaten den weiteren Nachteil auf, dass die gesamte Schaltung komplexer, größer und teurer wird.
Weiterhin verursacht das wiederholte Schreiben der Koeffizienten bei der Filterkonfiguration des bisherigen Tonsignalgenerators Konflikte des Filterprozesses. Wenn zum Beispiel die Gruppe von Koeffizienten a-d in die Gruppe von Koeffizienten e-h im Koeffizientenregister R geändert wird, werden die Koeffizienten der beiden Gruppen gemischt, bis die gesamte Änderung der Koeffizienten beendet ist. Dieser gemischte Zustand führt zu einem falschen Filterprozess des DSP und verursacht somit Rauschen in einem Filterausgabesignal So und Oszillationen des DSP.

Kern der Erfindung:

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tonsignalgenerator und ein Verfahren zum Erzeugen eines Tonsignals zur Verfügung zu stellen, die die Schaltung zum Erzeugen des Musiktons mit Klangeffekten minimieren können.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tonsignalgenerator und ein Verfahren zum Erzeugen eines Tonsignals bereitzustellen, die einfach den Pegel und die Art der Klangeffekte verändern können.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Tonsignalgenerator und ein Verfahren zum Erzeugen eines Tonsignals bereitzustellen, die verschiedene Arten von Signaldaten zum Filtern und Modulieren erzeugen können.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tonsignalgenerator und ein Verfahren zur Erzeugung eines Tonsignals bereitzustellen, die die Koeffizienten des Filterns in zeitlicher Abfolge ohne Konflikte verändern können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Ausführungsform des Tonsignalgenerators einen adressierbaren Speichern zum Speichern von Daten, die für eine Wellenform eines ersten Musikinstrumententons repräsentativ sind, und von Daten, die für eine Wellenform eines zweiten Musikinstrumententons repräsentativ sind; eine Schaltung zum Erzeugen eines ersten Signals durch Auslesen der Wellenformdaten aus dem Speicher, wobei dem ersten Signal Daten zugrunde liegen, die für den ersten Musikinstrumententon repräsentativ sind, die aus dem Speicher aus einem ersten Speicherplatz mit einer für die Tonerzeugung geeigneten Rate ausgelesen werden. Die Schaltung erzeugt ein zweites Signal, wobei dem zweiten Signal Daten zugrunde liegen, die für den zweiten Musikinstrumententon repräsentativ sind, die aus dem Speicher aus einem zweiten Speicherplatz mit einer für die Erzeugung von Wellenmodifikationsdaten geeigneten Rate ausgelesen werden, wobei der Tonsignalgenerator zudem eine Schaltung zum Modifizieren des ersten Signals auf der Grundlage des zweiten Signals aufweist, um ein Tonsignal zu erzeugen, wobei das erste Signal ein Stimmensignal und das zweite ein Modulationssignal ist und die Schaltung zur Modifikation das Stimmensignal mit dem Modulationssignal moduliert, um das Tonsignal zu erzeugen. Das Stimmen- und das Modulationssignal werden aus dem gleichen Speicher auf Zeitstafflungsbasis ausgelesen und die Tonerzeugung wird über einen einzigen Tongenerator durchgeführt.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erzeugt die Schaltung zur Signalerzeugung Signaldaten, die aus einem Vorzeichendatenbit und Amplitudendatenbits bestehen. Der Generator weist außerdem folgendes auf: einen Bit-Inverter zur Erzeugung von invertierten Daten durch Invertieren des Vorzeichenbits und/oder der Amplitudendatenbits der Signaldaten. Zudem enthält der Tonsignalgenerator Klangeffektbeigebungsmittel zum Beigeben von Klangeffekten zu den Tonsignaldaten, die von der Signaldatenerzeugungsschaltung auf der Grundlage der invertierten Daten erzeugt werden. Die Signaldaten sind Sinuskurvenwellendaten oder Sägezahnwellendaten. Die Signaldaten werden durch Invertieren des Vorzeichenbits und/oder der Amplitudenbits verändert, wobei die so erhaltenen Signaldaten zum Filtern oder Modulieren in den Klangeffektbeigebungsmitteln verwendet werden.
Eine weitere Ausführungsform des Tonsignalgenerators enthält Koeffiziententabellenmittel zum Speichern einer Vielzahl von Koeffizientendaten; und Koeffizientenadressenspezifizierungsmittel zur gleichzeitigen Spezifizierung einer Vielzahl von Koeffizientenadressen in den Koeffiziententabellenmitteln. Die Koeffizienten zur Filterung oder Modulation werden den Klangeffektbeigebungsmitteln zugeführt. Die Klangeffektbeigebungsmittel geben den Tonsignaldaten Klangeffekte bei, die von der Signalerzeugungsschaltung erzeugt werden, auf der Grundlage einer Vielzahl von Koeffizientendaten, die in der Vielzahl der Koeffizientenadressen gespeichert werden, die durch die Koeffizientenadressenspezifizierungsmittel spezifiziert werden. Wenn eine Art des Filterns oder Modulierens geändert wird, werden mehrere Koeffizientenadressen durch die Koeffizientenadressenspezifizierungsmittel verändert, wobei damit die Vielzahl von Koeffizientendaten zur selben Zeit verändert wird, um dadurch Konflikte der Koeffizienten zu vermeiden.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Koeffiziententabellenmittel ein Vielzahl von Tabellen zum Speichern einer Vielzahl von Koeffizientendaten auf, und die Koeffizientenadressenspezifizierungsmittel weisen ein Versetzungsadressenregister auf, in welchem eine Versetzungsdresse von jeder der Tabellen gespeichert ist, um dadurch die Vielzahl von Koeffizientendaten an die Klangeffektbeigebungsmittel zum gleichen Zeitpunkt auszugeben. Der Tonsignalgenerator kann außerdem Versetzungsadressenüberschreibungsmittel aufweisen, um die Versetzungsadresse in dem Versetzungsadressenregister im Laufe der Zeit zu überschreiben.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Tonsignals, welches folgende Schritte aufweist: Erzeugen eines ersten Signals auf der Grundlage von Daten, die für eine Wellenform eines ersten Musikinstrumententons repräsentativ sind, die aus einem Speicher mit einer für die Tonerzeugung passenden Rate ausgelesen wird; Erzeugen eines zweiten Signals auf der Grundlage von Daten, die für eine Wellenform eines zweiten Musikinstrumententons repräsentativ sind, die aus dem Speicher mit einer für die Erzeugung von Wellenformmodifikationsdaten passenden Rate ausgelesen wird; Modifizieren des ersten Signals auf der Grundlage des zweiten Signals, um das Tonsignal zu erzeugen, wobei das erste Signal ein Stimmensignal und das zweite Signal ein Modulationssignal ist und der Modifizierungsschritt eine Modulation des Stimmensignals mit dem Modulationssignal einschließt, um das Tonsignal zu erzeugen.
Zusätzlich enthält das erste Signal digitale Abtastwerte einer Wellenform und das zweite Signal digitale Abtastwerte eines Modulationssignals, wobei der Modifizierungsschritt die Multiplikation von wenigstens einigen der digitalen Abtastwerte des ersten Signals mit digitalen Abtastwerten des zweiten Signals enthält, um ein digitales Tonsignal zu erzeugen. Das Verfahren kann außerdem das Konvertieren des digitalen Tonsignals in ein analoges Tonsignal aufweisen. Das Modulationssignal kann so verwendet werde, dass es repräsentativ für eine Signalhüllkurve ist. Der Modifizierungsschritt kann außerdem das Beigeben der Signalhüllkurve zu den Wellenformabtastwerten einschließen, um das digitale Tonsignal zu erzeugen.
Alternativ ist das Modulationssignal für die Ausgabe eines Oszillators repräsentativ, und der Modifizierungsschritt schließt außerdem das Beigeben eines Amplitudenmodulationseffekts zu der Wellenform ein, um das digitale Tonsignal zu erzeugen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines TV-Spielinstruments, das ein Tonsignalgenerator LSI 11 verwendet, der die vorliegende Erfindung verkörpert.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des Tonsignalgenerators LSI.
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines PCM-Schaltkreises im Tonsignalgenerator LSI.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines DSP im Tonsignalgenerator LSI.
Fig. 5 veranschaulicht eine interne Konfiguration eines DRAM, das mit dem Tonsignalgenerator LSI verbunden ist.
Fig. 6 veranschaulicht eine Konfiguration eines Inverters in der PCM-Schaltung, die im Tonsignalgenerator LSI gebildet ist.
Fig. 7A bis 7D zeigen Beispiele für eine Modulationswelle, die im DRAM gespeichert ist.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer Hüllkurve, die durch die PCM-Schaltung erzeugt wird.
Fig. 9A und 9B veranschaulichen Beispiele einer Registerkonfiguration im DSP.
Fig. 10 zeigt einen schematischen Aufbau des DSP zur Tonhöhenänderung.
Fig. 11 zeigt Beispiele von Signaldaten zur Tonhöhenänderung.
Fig. 12 zeigt eine Filtervorrichtung, die im Tonsignalgenerator LSI angeordnet ist.
Fig. 13 ist ein Blockschaltbild der PCM-Schaltung, die ein SP-Register enthält.
Fig. 14 zeigt eine interne Konfiguration des DRAM, welches mit dem Tonsignalgenerator LSI mit Filtervorrichtung verbunden ist.
Fig. 15 ist ein Blockschaltbild des DSP, der im Tonsignalgenerator LS1 mit Filtervorrichtung angeordnet ist.
Fig. 16 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Lesen der EG-Daten zeigt.
Fig. 17 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Filtervorrichtung.
Fig. 18 zeigt eine Filtervorrichtung in einem bisherigen Tonsignalgenerator LSI.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform:

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines TV-Spielinstruments, das einen Tonsignalgenerator LSI verwendet, der die vorliegende Erfindung verkörpert.
Eine Anzeige 4 und ein Lautsprecher 5 sind mit einem Spielinstrument 1 verbunden. Als Anzeige 4 und Lautsprecher 5 können die in einem normalen TV-Empfänger eingerichteten verwendet werden. Mit dem Spielinstrument 1 sind auch eine Spielkassette 3 mit einem ROM 19, in den ein Spielprogramm gespeichert ist, und eine Steuerung 2 für einen Spieler zum Spielen eines Spiels verbunden. Die Steuerung 2 ist mit dem Spielinstrument 1 durch ein Kabel oder dergleichen verbunden, und die Spielkassette 3 wird in einen im Spielinstrument 1 vorgesehenen Schlitz eingesetzt.
Das Spielinstrument 1 ist mit einer Haupt-CPU (MCPU) 10 ausgestattet, die ein Gesamtprogramm des Spielprozesses steuert. Mit der MCPU 10 sind die Steuerung 2, der in der Spielkassette montierte ROM 19, eine Anzeigesteuerung 14 zum Steuern der Anzeige 4 und ein Tonsignalgenerator LSI 11 zum Erzeugen von Tonsignalen, wie zum Beispiel Musiktonsignalen, mit Klangeffekten und Musiktönen als Hintergrundmusik verbunden. Eine Klang-CPU (SCPU) 12, ein DRAM 13, in dem ein Programm für die SCPU 12 und PCM-Wellendaten gespeichert sind, und ein D/A-Wandler 16 zum Umwandeln der erzeugten Musiktondaten in analoge Musiktonsignale sind mit den Tonsignalgenerator LSI 11 verbunden. Der Lautsprecher 5 ist mit dem D/A-Wandler 16 verbunden. Der Tonsignalgenerator LSI 11 ist mit einem externen Eingabeanschluss versehen, in den digitale Tondaten von einem externen Tonsignalgenerator 18 eingegeben werden können. Ein VRAM 15, in dem Bildschirmanzeigedaten gespeichert werden, und die Anzeige 4 sind mit der Anzeigesteuerung 14 verbunden.
Wenn die Energie nach dem Einsetzen der Spielkassette 3 in das Spielinstrument einschaltet ist, liest die MCPU 10 spezifizierte Bildschirmdaten und sendet sie zur Anzeigesteuerung 14. Dann schreibt die MCPU 10 Programme -und die PCM- Wellendaten in den DRAM 13, um die Tonsignaldaten mit den Klangeffekten und die BGM-Tonsignaldaten (Background-Music = Hintergrundmusik) zu erzeugen. Danach wird das Spielprogramm durch Bedienen der Steuerung 2 gestartet, und das Überschreiben der Bildschirmdaten und das Erzeugen der Tonsignaldaten mit den Klangeffekten und der BGM-Tonsignaldaten wird durchgeführt. Die Ablaufsteuerung des Spielprogramms, d. h. das Überschreiben der Bildschirmdaten, wird direkt durch die MCPU 10 durchgeführt. Die MCPU 10 gibt Anweisungen an die SCPU 12 zum Erzeugen der Tonsignaldaten mit den Klangeffekten und der BGM-Tonsignaldaten, und das Synthetisieren des realen Tonsignals wird durch die SCPU 12 auf der Grundlage des Programms und der in den DRAM 13 geschriebenen PCM-Wellendaten durchgeführt.
Fig. 2 ist ein internes Blockschaltbild des Tonsignalgenerators LSI 11. Im Tonsignalgenerator LSI 11 erzeugt ein PCM-Schaltkreis 23 digitale Niederfrequenzsignaldaten, wie zum Beispiel die Tonsignaldaten und die Modulationssignaldaten, wenn er die im DRAM 13 (siehe Fig. 1) gespeicherten Daten ausliest. Wie oben beschrieben, strömen Daten vom ROM 19 zum DRAM 13, wenn die Spielkassette 3 in den Schlitz eingesetzt und die Energie eingeschaltet wird. Damit können die Tonsignaldaten mit Klangeffekten und die BGM-Tonsignaldaten in jedem Spielprogramm sich individuell unterscheiden. Mit dem DRAM 13 sind die MCPU 10 und die SCPU 12 durch eine Speichersteuerung 21 und eine CPU-Schnittstelle 20 verbunden, und der PCM-Schaltkreis 23 und ein DSP (Digital Signal Processor) 24, der im Tonsignalgenerator LSI 11 montiert ist, sind durch die Speichersteuerung 21 verbunden. Die MCPU 10, die SCPU 12, der PCM-Schaltkreis 23 und DSP 24 können einzeln auf den DRAM 13 durch Zeitstaffelung zugreifen. Ein internes Register 22 ist mit der CPU-Schnittstelle 20 verbunden. Die im PCM-Schaltkreis 23 und DSP 24 eingestellten Daten, und Daten zum Spezifizieren von Daten, die darin durch die MCPU 10 und SCPU 11 einzustellen sind, werden vorübergehend im internen Register 22 gespeichert.
Fig. 5 zeigt eine interne Konfiguration des DRAM 13.
Im DRAM 13 werden ein SCPU-Programmbereich für die SCPU 12, ein PCM- Wellendatenbereich und ein DSP-Ringpuffer belegt. Die PCM-Wellendaten enthalten Stimmenwellendaten, um Musiktonsignale mit Klangeffekten und die BGM-Töne und die als Parameter für die Klangeffekte, wie zum Beispiel Modulation, verwendeten Modulationswellendaten zu erzeugen. Die mehreren Arten von Stimmenwellendaten und die Modulationswellendaten existieren und werden für alle Daten im DRAM 13 gespeichert. Der DSP-Ringpufferbereich wird verwendet, um die Tonsignaldaten zu verzögern und dadurch das Filtern und Modulieren oder dergleichen im Prozess des DSP 24 zu bewirken.
Als Stimmenwellendaten werden im allgemeinen abgetastete Daten der Tonsignale mit den Klangeffekten oder Tonsignale von natürlichen Instrumenten verwendet. Solche Tonsignale erzeugen Töne für eine lange Zeit weiter, so dass die Stimmenwellendaten die Startadressendaten SA und die Schleifenstartadressendaten LSA und die Schleifenendadressdaten LEA zum wiederholten Auslesen aufweisen. Zuerst werden die SA ausgelesen, und dann werden LSA und LEA sukzessiv und wiederholt ausgelesen. Als Ergebnis erlaubt das wiederholte Auslesen zwischen LSA und LEA das Erzeugen von lang anhaltenden Tonsignalen. Die Modulationswellendaten sind im allgemeinen einfache Daten, wie Sinuskurvenwellendaten oder in Fig. 7 gezeigte Wellendaten (Fig. 7A bis 7D), da sie zum Modulieren von Musiksignalen oder dergleichen dienen.
Das SCPU-Programm, die Stimmenwellendaten und die Modulationsdaten werden durch die MCPU 10 geschrieben, wenn die Spielkassette in den Schlitz eingesetzt wird. Die SCPU 12 verarbeitet das SCPU-Programm auf der Grundlage der Anweisungen der MCPU 10. Die PCM-Schaltung 23 liest die PCM-Wellendaten auf der Grundlage der Anweisungen der SCPU 12 aus und erzeugt die digitalen Niederfrequenzsignaldaten. Die digitalen Niederfrequenzsignaldaten werden als die Tonsignaldaten oder die Klangeffektdaten verwendet. Die PCM-Schaltung 23 weist 32 Zeitstaffel-Kanäle auf, in denen 32 Arten von digitalen Niederfrequenzsignaldaten individuell erzeugt werden können.
Die Tonsignaldaten in den digitalen Niederfrequenzsignaldaten, die die PCM-Schaltung 23 erzeugt, werden in den DSP 24 oder direkt in eine Ausgabemischschaltung OMIX 25 eingegeben. Die Modulationssignaldaten werden in den DSP 24 für die Koeffizienten der Klangeffekte eingegeben. Gewöhnlich werden die Auslesedaten des Stimmenwellendatenbereichs als Tonsignaldaten verwendet, und die Auslesedaten des Modulationswellendatenbereichs werden als Modulationssignaldaten verwendet. Man ist jedoch frei darin, wie die Signaldaten zu verwenden sind, um dadurch jeden gewünschten Klangeffekt zu erzeugen. Zum Beispiel ist es möglich, die Lesedaten des Stimmenwellendatenbereichs als Modulationssignaldaten zu verwenden. Weiter weist der DSP 24 einen äußeren externen Anschluss auf, in den andere Tonsignaldaten oder andere Modulationssignaldaten eingegeben werden können.
Der DSP 24 ist eine Schaltung zum Zuführen verschiedener Klangeffekte, wie zum Beispiel Modulieren, Filtern und Tonhöhenändern, zu den eingegebenen Tonsignaldaten und zum Ausgeben der so erhaltenen Daten an die Ausgabemischschaltung OMIX 25. Um die Klangeffekte den Tonsignaldaten zuzuführen, werden die Modulationssignaldaten, die ein Teil der digitalen Niederfrequenzsignaldaten sind, in den DSP 24 eingegeben, und der DSP 24 verwendet die Modulationssignaldaten als Koeffizienten zum Zuführen von Klangeffekten. Die Tonsignaldaten, zu denen die Klangeffekte durch den DSP 24 zugeführt werden, werden in die Ausgabemischschaltung OMIX 25 eingegeben. Die OMIX-Schaltung 25 ändert alle Tonsignaldaten in den 32 Kanälen in Stereosignaldaten in zwei Kanälen um und gibt die Stereosignaldaten an die D/A-Wandler-Schaltung 16 aus.
Fig. 3 zeigt eine interne Konfiguration der PCM-Schaltung 23.
Die PCM-Schaltung 23 weist einen Phasengenerator 30, einen Adresszeiger 31, einen Interpolationsschaltkreis 32, einen Clip-Schaltkreis 33, einen Konverter/Inverter 34 einen Niederfrequenzwellengenerator zur Amplitudenmodulation (ALFO) 35, einen Hüllkurvengenerafor 36, einen Multiplikationsschaltkreis 37 und eine Ausgabesteuerung 38 auf. Der Prozess in der PCM-Schaltung wird in der zeitlich gestaffelten Arbeitsweise der 32 Kanäle ausgeführt.
FNS-Daten, frequenzbestimmende Daten in einer Oktave, die dem Namen einer Tonhöhe entsprechen, und Oktavdaten OCT werden von der SCPU 12 bereitgestellt, und die Daten werden im Phasengenerator 30 eingestellt. Der Phasengenerator 30 erzeugt Phasendaten auf der Grundlage von FNS und OCT für jeden spezifizierten Abtastzyklus. Die Phasendaten werden in den Adresszeiger 31 eingegeben. Die Startadressendaten SA, die Schleifenstartadressdaten LSA und die Schleifenendadressdaten LEA, die einen Satz von PCM-Wellendaten spezifizieren, werden von der SCPU 12 in den Adresszeiger 31 eingegeben. Der Adresszeiger 31 bestimmt einen Inkrementierungsbetrag einer Adressenzahl entsprechend der Phasendaten, die vom Phasengenerator 30 eingegeben wurden, und gibt die Adressdaten einschließlich eines Dezimalbruchteils aus. Die Dezimalbruchdaten FRA werden an die Interpolationsschaltung 32 ausgegeben und zwei ganzzahlige Adressen MEA, zwischen denen die FRA liegen, werden an den DRAM 13 durch die Speichersteuerung 21 ausgegeben.
Die ersten PCM-Wellendaten und die zweiten PCM-Wellendaten, die sich neben den ersten PCM-Wellendaten befinden, werden aus dem DRAM 13 entsprechend der beiden eingegebenen ganzzahligen Adressen MEA gelesen. Die aus dem DRAM 13 gelesenen PCM-Wellendaten werden in die Interpolationsschaltung 32 durch die Speichersteuerung 21 eingegeben. Die Interpolationsschaltung 32 interpoliert die beiden eingegebenen PCM-Wellendaten entsprechend der FRA, die vom Adresszeiger 31 eingegeben wurde, und erzeugt die digitalen Niederfrequenzdaten. Die Interpolationsschaltung 32 gibt die so erhaltenen Daten an die Clip-Schaltung 33 aus. Die Clip- Schaltung 33 ist ein Selektor, der die Ausgabe zwischen den digitalen Niederfrequenzsignaldaten, die von der Interpolationsschaltung 32 eingegeben wurden, und allen "0"-Daten verändert, wobei sie die einen oder die anderen davon entsprechend der Auswahlsignaldaten SSCTL für die Ausgabe auswählt, welche von der SCPU 12 eingegeben wurden. Wenn SSCTL "0" ist, werden die von der Interpolationsschaltung 32 eingegebenen digitalen Niederfrequenzsignaldaten unverändert an den Inverter 34 ausgegeben. Wenn SSCTL "1" ist, werden alle "0"-Daten an den Inverter 34 anstelle der digitalen Niederfrequenzsignaldaten ausgegeben.
Die digitalen Niederfrequenzsignaldaten bestehen aus Mehrbitdaten (zum Beispiel 16- Bit-Daten). Der Inverter 34 besteht aus Exklusiv-ODER-Schaltungen (XORs), wie in Fig. 6 gezeigt. Die XORs invertieren die eingegebenen Signaldaten, wenn jedes der SPCTL-Daten "1" ist. Die SPCTL-Daten, 2-Bit-Daten, werden von der SCPU 12 ausgegeben. Über die beiden Eingabeanschlüsse der XORs werden die digitalen Niederfrequenzsignaldaten und die SPCTL-Daten eingegeben. Eine Seite der XORs, an die das Vorzeichenbit (das höchste Bit) der digitalen Niederfrequenzsignaldaten und ein höheres Bit der SPCTL-Daten übergeben wird, wird als Vorzeichenbitinverter verwendet. Die anderen XORs, an die Amplitudendatenbits und ein niederes Bit der SPCTL-Daten übergeben werden, werden als Amplitudenbitinverter verwendet. Wenn daher die Zwei-Bit-Daten des SPCTL aus "0" und "0" bestehen, werden die eingegebenen digitalen Niederfrequenzsignaldaten unverändert ausgegeben. Wenn die Zwei-Bit-Daten des SPCTL aus "1" und "0" bestehen, werden nur die Vorzeichendaten der eingegebenen digitalen Niederfrequenzsignaldaten invertiert. Wenn die Zwei-Bit-Daten des SPCTL aus "0" und "1" bestehen, wird der numerische Teil (Amplitudensignalteil) der digitalen Niederfrequenzsignaldaten invertiert, und wenn die Daten aus "1" und "1" bestehen, werden alle eingegebenen digitalen Niederfrequenzsignaldaten invertiert.
Wenn daher SSCTL auf "1" gesetzt wird, werden alle "0"-Daten aus der Clip- Schaltung 33 ausgegeben, und alle "0"-Daten werden in den Inverter 34 eingegeben. Wenn in diesem Zustand SPCTL auf "0" und "1" gesetzt wird, werden alle "0"-Daten durch den Inverter 34 invertiert, was das Erzeugen von Daten aus "01111...1" (MAX) bewirkt. Diese Daten werden als Multiplikationsdaten in der Multiplikationsschaltung 37 verwendet, die sich im hinteren Abschnitt der PCM-Schaltung 23 befindet, um Hüllkurvenwellendaten oder Modulationssignaldaten unverändert auszugeben.
Die digitalen Niederfrequenzsignaldaten (sie können Gleichstromsignaldaten enthalten), die vom Inverter 34 ausgegeben werden, werden in den Multiplikationsschaltkreis 37 eingegeben. Der Niederfrequenzwellengenerator für die Amplitudenmodulation (ALFO) 35 und der Hüllkurvengenerator (EG) 36 werden mit der Multiplikationsschaltung 37 verbunden. Wenn normale Musiktonsignaldaten in die Multiplikationsschaltung 37 als digitale Niederfrequenzsignaldaten eingegeben werden, wird eine Amplitudenmodulation oder ein Vorsehen einer Hüllkurvenwelle durch die Multiplikationsschaltung 37 durchgeführt. Wenn ein Programmierer die durch den ALFO 35 erzeugten digitalen Niederfrequenzsignaldaten oder das durch den EG 36 erzeugte Hüllkurvenwellensignal direkt am DSP 24 als Modulationssignaldaten verwenden will, werden die digitalen Niederfrequenzsignaldaten auf einen spezifizierten Gleichstromwert festgesetzt und in die Multiplikationsschaltung 37 eingegeben. Als Ergebnis können die eingegebenen Daten vom ALFO 35 oder EG 36 direkt von der Multiplikationsschaltung 37 ausgegeben werden.
Wenn daher ein Programmierer die Wellendaten des ALFO 35 oder EG 36 direkt aus der Multiplikationsschaltung 37 ausgeben will, wird SSCTL auf "1" gesetzt und SPCTL wird zum Beispiel auf "0" und "1" gesetzt. Daraus ergibt sich, dass die Ausgabe der Clip-Schaltung auf "0,0.....0" festgelegt wird, und die Ausgabe des Inverters 34 wird auf die Maximalwertdaten "0,1......1 " festgelegt. Diese festgelegten Daten werden mit den Ausgabedaten des ALFO 35 oder den Ausgabedaten des EG 36 multipliziert, und damit werden die Ausgabedaten des ALFO 35 oder EG 36 direkt von der Multiplikationsschaltung 37 ausgegeben.
In der Multiplikationsschaltung wird der folgende Prozess ausgeführt.
Wenn die Musiktonsignaldaten in der Multiplikationsschaltung 37 als digitale Niederfrequenzsignaldaten eingegeben werden und die Niederfrequenzsignaldaten vom ALFO 35 in die Schaltung 37 eingegeben werden, werden die eingegebenen Musiktonsignaldaten durch die Niederfrequenzsignaldaten moduliert.
Wenn die Musiktonsignaldaten in die Multiplikationsschaltung 37 als digitale Niederfrequenzsignaldaten eingegeben werden, und die Hüllkurvenwellendaten vom EG 36 in die Schaltung 37 eingegeben werden, werden die eingegebenen Musiktonsignaldaten mit den Hüllkurvenwellendaten multipliziert, um die Veränderung der Lautstärke entsprechend der Hüllkurvenwellendaten vorzusehen.
Wenn die Niederfrequenzsignaldaten oder Hüllkurvenwellendaten für die Modulation am DSP 24 direkt verwendet werden, werden die digitalen Niederfrequenzsignaldaten in der Clip-Schaltung 33 auf einen bestimmten Wert festgelegt (verändert), und die Niederfrequenzsignaldaten oder Hüllkurvenwellendaten werden direkt von der Multiplikationsschaltung 37 ausgegeben.
Wenn die digitalen Niederfrequenzsignaldaten als Modulationsdaten zum Versehen der Tonsignaldaten mit Klangeffekten verwendet werden, werden der ALFO 35 und der EG 36 im wesentlichen auf "AUS" gestellt, so dass die Modulationsdaten direkt von der Multiplikationsschaltung 37 ausgegeben werden.
Der ALFO 35 und der EG 36 sind durch eine bekannte Schaltung ausgebildet. Der ALFO 35 erzeugt die Sinuskurvenwellendaten oder die Niederfrequenzwellendaten, wie es zum Beispiel in den Fig. 7A bis 7D gezeigt ist, entsprechend den Frequenzdaten LFOS, Wellenspezifizierungsdaten LFOWS und Beeinflussungsdaten (Amplitudendaten) LFOA, die von der SCPU 12 zugeführt werden. Der EG 36 erzeugt die Hüllkurvenwellendaten, wie in Fig. 8 gezeigt, entsprechend der Anstiegsratedaten AR, ersten Abklingratedaten D1 R, zweiten Abklingratedaten D2R und Freigaberatedaten RR, die durch die SCPU 12 zugeführt werden. Die PCM-Wellendaten können die Wellendaten enthalten, in denen eine Hüllkurvenwelle an nur einem Anstiegsteil vorgesehen ist, das ist ein Teil von der Startadresse SA bis zur Schleifenstartadresse LSA. Wenn solche PCM-Wellendaten ausgelesen werden, werden die Maximalwertdaten vom EG 36 während des Auslesens des Anstiegsteils ausgegeben (siehe die unterbrochene Linie in Fig. 8).
Die Ausgabedaten von der Multiplikationsschaltung 37 werden an den DSP 24 oder die Ausgabemischschaltung 25 durch die Ausgabesteuerung 38 ausgegeben.
Die durch den ALFO 35 erzeugten Niederfrequenzsignaldaten oder die aus dem DRAM 13 gelesenen Modulationssignaldaten können in den Phasengenerator 30 eingegeben werden, um die Phase für die Ausleseadresse zu verschieben. Die so behandelten Phasendaten erlauben es, dass die digitalen Niederfrequenzsignaldaten frequenzmoduliert werden.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild des DSP 24, welcher in den Tonsignalgenerator LSI 11 eingebaut ist.
Im DSP 24 können die von der PCM-Schaltung eingegebenen digitalen Niederfrequenzsignaldaten für die 16 Kanäle gleichzeitig verarbeitet werden, und auch die von außen eingegebenen digitalen Niederfrequenzsignaldaten für die 2 Kanäle können gleichzeitig verarbeitet werden. Der DSP 24 verarbeitet die eingegebenen Daten durch Verzögern oder Filtern, wenn die Daten die Tonsignaldaten sind, und gibt die so verarbeiteten Daten an die Ausgabemischschaltung 25 aus. Weiter kann der DSP 24 die digitalen Niederfrequenzsignaldaten als Modulationsdaten, d. h., als die Koeffizientendaten zum Bereitstellen von Klangeffekten, zu irgendwelchen Tonsignaldaten verarbeiten.
Bei dieser Ausführungsform weist die PCM-Schaltung 23 32 Kanäle auf, während der DSP 24 16 Kanäle aufweist. Dieser Unterschied in der Anzahl der Kanäle kann dadurch beseitigt werden, dass ein Teil der Ausgabe des DSP 24 direkt an die Ausgabemischschaltung 25 ausgegeben wird.
Der DSP 24 weist ein MIXS-Register 41 aus 16 Worten als Register zum Speichern der eingegebenen digitalen Niederfrequenzsignaldaten von der PCM-Schaltung 23 auf. Der DSP 24 weist auch ein EXTS-Register 42 aus 2 Worten als ein Register zum Speichern der eingegebenen digitalen Niederfrequenzsignaldaten von einem externen Tongenerator 18 auf. Der DSP 24 weist darüber hinaus ein MEMS-Register 43 aus 32 Worten als ein Register zum vorübergehenden Speichern der Daten auf; die aus einem Ringpuffer des DRAM 13 gelesen werden, um sie erneut durch den DSP 24 zu verarbeiten. Diese Register MIXS 41, EXTS 42 und MEMS 43 werden sowohl mit einem Register 45 als auch einem Selektor 48 verbunden. Das Register 45 ist eine Schaltung zum vorübergehenden Speichern der Koeffizientendaten (Modulationsdaten), um sie in Synchronisation mit der Taktung der zu modulierenden Tonsignaldaten in eine Multiplikationsschaltung 49 einzugeben. Der Selektor 48 ist eine Schaltung zum Auswählen der in die Multiplikationsschaltung 49 einzugebenden Tonsignaldaten. Die Kombination der Eingabedaten für das Register 45 und den Selektor 48 ermöglicht es dem Prozess des DSP 24, Tonsignaldaten mit verschiedenen Klangeffekten zu versehen.
Die Fig. 9A und 9B zeigen Beispiele der Kombination der Eingabedaten für das Register 45 und den Selektor 48. Fig. 9A veranschaulicht einen Fall, bei dem zwei digitale Niederfrequenzsignaldaten von der PCM-Schaltung 23 im MIXS 41 gespeichert werden, und eines der Daten als zu modulierendes Tonsignaldatum und die anderen Daten als Modulationsdaten zum Modulieren der Tonsignaldaten verwendet werden. Fig. 9B veranschaulicht den Fall, bei dem ein von der PCM-Schaltung 23 eingegebenes digitales Niederfrequenzsignaldatum im MIXS 41 gespeichert wird, und ein anderes, vom externen Tonsignalgenerator 18 eingegebenes Niederfrequenzsignaldatum im EXTS 42 gespeichert wird. In diesem Fall werden die ersten in EXTS 42 gespeicherten Daten als zu modulierendes Tonsignaldatum verwendet, und die zweiten in MIXS 41 gespeicherten Daten werden als Modulationsdaten zum Modulieren der ersten Daten verwendet.
Der DSP 24 arbeitet wiederholt die 256 Schritte des Programms ab, das in einem Mikroprogrammspeicher 40 gespeichert ist. Das Programm bestimmt aus dem Registern MEMS 43, EXTS 42 und MIXS 41 ein gewünschtes Register, welches die Daten an das Register 45 und den Selektor 48 ausgibt.
Ein DRAM-Adressengenerator 44 erzeugt Adressdaten für den Zugriff auf den Ringpuffer im DRAM 13 und gibt sie an die Speichersteuerung 21 aus. Die Speichersteuerung 21 greift durch diese Adressdaten auf den DRAM 13 zu, um im Ringpuffer zu verzögernde Daten zu schreiben/lesen. Die Multiplikationsschaltung 49 multipliziert, wie oben beschrieben, die Tonsignaldaten mit den Koeffizientendaten, um den Tonsignaldaten verschiedene Klangeffekte beizugeben. Die zu modulierenden Tonsignaldaten werden aus den Daten der Register MIXS 41, EXTS 42, MEMS 43 und einem TEMP-RAM 53 ausgewählt. Der TEMP-RAM 53 ist ein vorübergehendes RAM- Register zur verübergehenden Speicherung der Daten, wenn sie einmal vom DSP 24 verarbeitet worden sind, woraus sich eine kurze Verzögerung ergibt. Die vorübergehend gespeicherten Daten werden zur Wiederverarbeitung in den Selektor 48 oder einen anderen Selektor 54 durch eine Rückkopplungsschaltung eingegeben. Die Steuerung der Selektoren und von allen anderen Registern wird durch das Programm ausgeführt. Die in die Multiplikationsschaltung 49 einzugebenden Koeffizientendaten werden von einem Selektor 47 ausgewählt. Das Register 45 und ein Koeffizientenregister 46, in dem einige feste Koeffizientendaten gespeichert werden, werden mit dem Selektor 47 verbunden, und die festen Daten "000....1" (d. h. "1" der dezimalen Zahl) werden in den Selektor 47 eingegeben. Der Selektor 47 wählt eines von diesen Daten als das zu verwendende Koeffizientendatum aus und gibt es an die Multiplikationsschaltung 49 aus. Wenn das Register 45 ausgewählt wird, können die von der PCM-Schaltung 23 eingegebenen digitalen Niederfrequenzsignaldaten als Modulationsdaten für die Klangeffekte den vom Selektor 48 eingegebenen Tonsignaldaten beigegeben werden. Wenn das Koeffizientenregister 46 statt des Registers 45 ausgewählt wird, wird die Modulation des Tonsignals mit festen Koeffizientendaten durchgeführt, die im Koeffizientenregister 46 gespeichert sind. Wenn die festen Daten "00....1" anstelle dieser Register ausgewählt werden, dann werden die eingegebenen Tonsignaldaten an die nächste Schaltung (einen Addierer 50) unverändert ausgegeben.
Die von der Multiplikationsschaltung 49 ausgegebenen Tonsignaldaten werden in den Addierer 50 eingegeben. Der Addierer 50 addiert die spezifizierten Koeffizientendaten zum Addieren zu den Tonsignaldaten, wobei die addierten Daten von diesem DSP 24 durch eine Eintaktverzögerungsschaltung 51 und eine Verschiebungsschaltung 52 ausgegeben werden. Die bestimmten Koeffizientendaten zum Addieren werden durch den Selektor 54 von der Ausgabe der Eintaktverzögerungsschaltung 51, der Ausgabe des TEMP-RAM 53 und der festen Nur-"0"-Daten ausgewählt. Die Eintaktverzögerungsschaltung 51 ist eine Schaltung zum Verzögern der addierten Daten für einen Abtasttakt, und die Verschiebungsschaltung 52 ist zum Versetzen der so verzögerten Daten um eine Anzahl von bestimmten Ziffern, die extern eingestellt werden. Der TEMP-RAM 53 verzögert die Ausgabedaten der Verschiebungsschaltung 52 für einen Moment durch vorübergehendes Speichern der Daten. Was die Verzögerung der Daten angeht, ist die des Ringpuffers (von 10 ms bis zu 1 s) im DRAM 13 länger als die des TEMP-RAM.
Im DSP 24 können verschiedene Klangeffekte den Tonsignaldaten durch Verzögerung des Ringpuffers, der 1-Bit-Verzögerungsschaltung 51, und des TEMP-RAM 53 durch das Multiplizieren der Multiplikationsschaltung 49 und durch Addieren des Addierers 50 beigegeben werden. Ferner können wahlweise die Eingabedaten für die Multiplikationsschaltung 49 unter den digitalen Niederfrequenzsignaldaten, den digitalen Signaldaten vom externen Tonsignalgenerator 18 und den von dem Ringpuffer im DRAM 13 ausgegebenen, verzögerten digitalen Signaldaten als Tonsignaldaten ausgewählt werden. Es ist steht auch im Belieben, die Koeffizientendaten zum Multiplizieren unter den digitalen Niederfrequenzsignaldaten, den digitalen Signaldaten von dem externen Tonsignalgenerator 18, den von dem Ringpuffer im DRAM 13 ausgegebenen, verzögerten digitalen Signaldaten und den festen Koeffizientendaten aus dem Koeffizientenregister 46 auszuwählen. Diese Konfiguration des DSP 24 erlaubt, das die Klangeffekte viel breiter, tiefer und individueller sind.
Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können verschiedene Arten von Signaldaten zum Filtern oder Modulieren von digitalen Niederfrequenzsignaldaten erzeugt werden.
Fig. 10 zeigt einen gleichwertigen Schaftkreis des DSP 24 im Tonhöhenveränderungsprozess, welcher ein Beispiel für das Modulieren ist, für die einzugebenden digitalen Niederfrequenzsignaldaten. Fig. 11 veranschaulicht Beispiele der Modulationssignaldaten für den Tonhöhenveränderungsprozess.
In Fig. 10 wird ein Verschieberegister 60 durch den Ringpuffer zur Vereinfachung des Verständnisses ersetzt. Die Tonsignaldaten, wie zum Beispiel die digitalen Niederfrequenzsignaldaten, werden in das Verschieberegister 60 von seiner einen Seite eingegeben. Die eingegebenen Tonsignaldaten, die im Verschieberegister 60 versetzt werden, werden in zwei Stufen t1 und t2 ausgelesen. In Stufe t1 wird eine Koeffizientenmultiplikationsschaltung 61 verbunden, wobei Koeffizientendaten W1 mit den gelesenen Tonsignaldaten Q1 multipliziert werden, und in Stufe t2 wird eine weitere Koeffizientenmultiplikationsschaltung 62 verbunden, wobei Ausgabedaten der Multiplikationsschaltungen 61 und 62 in einem Addierer 63 zum Ausgeben addiert werden.
Bei der oben erwähnten Anordnung ist die Frequenz der zu lesenden Tonsignaldaten niedriger, da jede der Ausleseadressen der Stufe t1 und t2 langsam zurückversetzt wird, und während, wenn jede der Ausleseadressen der Stufe t1 und t2 langsam nach vorne versetzt wird, die Frequenz des zu lesenden Tonsignals höher ist. Die Zahl der Stufen des Verschieberegisters 60 (d. h. des Ringpuffers) ist jedoch beschränkt, und daher ist das Versetzen zurück oder vor beschränkt. Um das Problem zu lösen, wenn die Ausleseadresse die Endadresse erreicht, erfolgt ein Sprung der Ausleseadresse zum gegenüberliegenden Ende, das heißt, die Adresse wird in die Startadresse geändert. Die Adresse steigt als Sägezahnimpuls an, der in B-1 bis B-4 von Fig. 11 gezeigt ist.
Der erste Sägezahnimpuls B-1 wird zum Zurückversetzen der Ausleseadresse der Stufe t1 verwendet, und wenn die Ausleseadresse die Endadresse erreicht, wird die Ausleseadresse in die Startadresse geändert. Der zweite Sägezahnimpuls B-2 wird zum Zurückversetzten der Ausleseadresse der Stufe 12 verwendet, und wenn die Ausleseadresse die Endadresse erreicht, wird die Ausleseadresse in die Startadresse geändert.
Es gibt ein Problem mit den Sägezahnimpulsen. Wenn nämlich die Auslesedresse von der Endadresse zur Startadresse springt, werden die ausgegebenen (ausgelesenen) Tonsignaldaten diskontinuierlich und erzeugen dadurch Rauschen. Daher wird bei dieser Ausführungsform der Amplitudenwert der ausgelesenen Tonsignaldaten, die in Stufe t1 ausgelesen werden, mit einem Dreieckswellenimpuls als Koeffizientendatum multipliziert, wie in A-1 der Fig. 11 gezeigt. Als Ergebnis wird, wenn die Adresse springt, der Wert der ausgegebenen (ausgelesenen) Tonsignaldaten "0", so dass kein Rauschen erzeugt wird. Auch der Amplitudenwert der ausgelesenen Tonsignaldaten, die in Stufe t2 ausgelesen werden, wird mit einem weiteren Dreiecksimpuls als Koeffizientendatum multipliziert, wie in A-3 der Fig. 11 gezeigt ist. Es gibt eine Phasendifferenz von 180 Grad zwischen den Sägezahnimpulsen B-1 und B-2 und zwischen den Dreiecksimpulsen A-1 und A-3, so dass wenn die ausgelesene Adresse bei einer Stufe zur Startadresse springt und das ausgegebene Tonsignaldatum "0" wird, die ausgegebenen Tonsignaldaten bei der anderen Stufe den Maximalwert annehmen, und daher behalten die Tonsignaldaten, die vom Addierer 63 ausgegeben werden, einen konstanten Wert.
Der oben erwähnte Fall bezieht sich darauf, dass die Frequenz der ausgegebenen Tonsignaldaten sich langsam zu einem niedrigeren Wert ändert. Wenn im Gegensatz dazu die Frequenz der ausgegebenen Tonsignaldaten sich langsam zu einem höheren Wert ändert, werden die ausgelesenen Adressen in den Stufen t1 und t2 langsam durch die Sägezahnimpulse B-3 und B-4 verändert. Falls das Verschieberegister 60 gleichwertig benutzt wird, entspricht eine Bewegungsrichtung der Stufen einer Erhöhung und Verminderung der Tonhöhe der Tonsignaldaten. In dem Fall, in dem der Ringpuffer anstelle des Verschieberegisters verwendet wird, entspricht dagegen der Unterschied zwischen den Änderungsgeschwindigkeiten der Schreibeadresse und der Ausleseadresse einer Erhöhung und Verminderung der Tonhöhe der Tonsignaldaten.
Wenn der DSP 24 wie in Fig. 10 gezeigt angeordnet wird, um die Tonhöhenänderung der Tonsignaldaten durchzuführen, werden die in A-1 bis A-4 der Fig. 11 gezeigten Dreiecksimpulse und die in B-1 bis B-4 der Fig. 11 gezeigten Sägezahnimpulse als Modulationssignaldaten von der PCM-Schaltung 23 eingegeben. Um die Modulationssignaldaten zu erzeugen, wird nur ein Satz von Dreiecksimpulsen und Sägezahnimpulsen im DRAM 13 gespeichert, und der Vorzeichenteil und/oder der Amplitudenwertteil der Tonsignaldaten kann durch den Inverter 34 invertiert werden, und daher werden alle Arten von Dreiecks- und Sägezahnimpulsen erzeugt. Im DSP wird ein Sägezahnimpuls in den DRAM-Adressgenerator 44 mit einer bestimmten Taktung eingegeben, der Dreiecksimpuls wird mit einer bestimmten Taktung in den Multiplikationsschaltkreis 49 eingegeben.
Wie oben erwähnt, werden die Tonsignaldaten, wie zum Beispiel der Sägezahnimpuls und der Dreiecksimpuls, die die PCM-Wellendaten enthalten, durch den Invertierer 34 invertiert, und erzeugen daher verschiedene Arten von Signaldaten. Als Ergebnis nimmt die Kapazität des DRAM ab.
Das Invertieren des Invertierers 34 ist sowohl auf die Tonsignaldaten als auch auf die Modulationssignaldaten anwendbar.
Um die breiteren Klangeffekte für die digitalen Niederfrequenzsignaldaten durch dynamisches Auswählen der Koeffizientengruppe zum Filtern aus den vorher gespeicherten Koeffizientengruppen bereitzustellen, wird eine Vorrichtung zum Filtern, wie in Fig. 12 gezeigt, gebildet.
Der Unterschied zwischen der in Fig. 18 gezeigten bisherigen Technik und dieser Vorrichtung besteht darin, dass mehrere Koeffiziententabellen TA, TB, .....TC und ein Versetzungsadressenregister (OAR) zum Entscheiden, welche Koeffizienten verwendet werden, vorgesehen sind. Die CPU 70 verwendet das OAR, um den Koeffizienten in jeder Tabelle auszuwählen. Der Koeffizient in jeder Tabelle wird durch die Verwendung der Adresse im OAR ausgewählt, und dann werden alle in jeder Tabelle gespeicherten Koeffizienten zur selben Zeit dem DSP 71 zugeführt. Jede Koeffiziententabelle ist mit jedem Koeffizienteneingabeanschluss des DSP 71 verbunden. Wenn daher ein Adressdatum ausgewählt und in das OAR durch die CPU 70 eingesetzt wird, werden die Filterkoeffizienten in jeder Koeffiziententabelle zur selben Zeit dem DSP 71 zugeführt.
Die Adressdaten im OAR können durch die CPU 70 geändert werden. Das heißt, wenn die Art des Filterns des Eingabesignals verändert wird, werden die OAR-Daten durch die CPU verändert. Wenn die OAR-Daten verändert werden, wird die Koeffizientengruppe, die dem DSP 71 zugeführt worden ist, sofort geändert, so dass keine Koeffizientenkonflikte auftreten.
In Fig. 12 werden zum Beispiel, wenn die OAR-Daten durch die CPU 70 auf "0" gesetzt werden, die Koeffizienten, die OAR = "D" in den Tabellen entsprechen, dem DSP 71 zugeführt. Der DSP 71 führt den Filterprozess, d. h. das Multiplizieren und Addieren zwischen den eingegebenen Tonsignaldaten und den Koeffizienten durch. Wenn die OAR- Daten durch die CPU 70 in "1" geändert werden, ändert der DSP 71 sofort die Koeffizientengruppe zum Filtern von der Gruppe, die OAR = "0" entspricht, hin zu einer anderen Gruppe, die OAR = "1" entspricht.
Der obige Prozess kann angewandt werden, um eine EG-Erzeugung zu filtern. Das bedeutet, die CPU 70 überwacht die EG-Daten, die durch den EG-Datengenerator 72 erzeugt werden, und ändert die OAR-Daten entsprechend dem Niveau der überwachten EG-Daten. In diesem Fall kann ein unabhängiger Schaltkreis zur Veränderung des EG- Niveaus für die OAR-Daten anstelle der CPU 70 verwendet werden.
Bei dem in Fig. 13 gezeigten Beispiel kann die obige Koeffiziententabelle in das interne Register 22 des Tonsignalgenerators LSi 11 eingeordnet werden. Ein im Register 22 zugewiesenes Register SP entspricht dem Versetzungsadressenregister OAR, das in Fig. 12 gezeigt ist, und stellt Versetzungsadressen jeder Filterkoeffiziententabelle zur Verfügung, die die Koeffizienten dem DSP 24 zuführt. Wie in Fig. 14 gezeigt, werden die Filterkoeffiziententabellen im DRAM 13 für jede Tabelle gebildet, und die Versetzungsadresse jeder Filtertabelle kann durch das Register SP im internen Register 22 spezifiziert werden. Das Spezifizieren der Versetzungsadresse wird durch die SCPU 12 durchgeführt, die die Versetzungsadresse in das Register SP des Tonsignalgenerators LSI 11 einstellt. Die eingestellten Daten im Register SP können durch die SCPU gemäß der Ausgabedaten des EG 36 verändert werden.
Um das dynamische Filtern durch den DSP durchzuführen, werden die Filterkoeffizienten von den Filterkoeffiziententabellen im DRAM 13 durch das Register 45 im DSP 24 zur Verfügung gestellt. Daher werden die in den Filterkoeffiziententabellen des DRAM 13 gespeicherten Filterkoeffizienten der Multiplikationsschaltung 49 durch einen in Fig. 15 gezeigten Signalweg RT zugeführt, und dann wird das Spezifizieren der Filterkoeffizienten durch die SCPU 12 durchgeführt, die die Versetzungsadresse im Register SP des internen Registers 22 einstellt. Das Einstellen der Versetzungsadresse im Register SP erlaubt es der Speichersteuerung 21, die Filterkoeffizienten zu lesen, von denen jeder einer Adresse des Registers SP entspricht, und dadurch werden die so gelesenen Filterkoeffizienten umgehend der Multiplikationsschaltung 49 im DSP 24 zugeführt. Wenn die Filterkoeffizienten verändert werden sollen, werden die Adressendaten des Registers SP in neue Adressdaten verändert, die den Filterkoeffizienten entsprechen. Danach werden die veränderten Filterkoeffizienten umgehend verwendet.
Wie oben beschreiben, ist das Verändern der Filterkoeffizienten sofort möglich durch das Ändern der eingestellten Daten des Registers SP. Als Ergebnis erlaubt die sofortige Änderung der Filterkoeffizienten das leichte dynamische Filtern, wobei beim Filtern keine Konflikte verursacht werden.
Die Ausgabedaten des EG 36 können zur dynamischen Filterung verwendet werden. Das bedeutet, dass die CPU 12 die Ausgabedaten des EG 36 überwacht, und die im Register SP eingestellte Adresse gemäß dem Niveau der EG-Daten verändert. Der Filter EG wird durch einen solchen Prozess ausgeführt.
Fig. 16 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der SCPU 12 zum Erhalten der Filter-EG-Daten zeigt. Wenn die Auslesetaktung für die EG-Daten von einem Zeitgeber oder dergleichen unterbrochen wird, werden die Ausgabedaten, d. h. EG-Daten, des EG 36 gelesen und es wird entschieden, welcher Position (Rate) in Fig. 8 die gelesenen Ausgabedaten entsprechen. Die Entscheidung über die Rate kann durch die Pegeldifferenz zwischen den vorher gelesenen EG-Daten und den gerade gelesenen EG- Daten durchgeführt werden. Nach der Entscheidung über die Rate wird die der Rate entsprechende Adresse, d. h. die Versetzungsadresse, bei der die Filterkoeffizienten zum Filtern des der Rate entsprechenden Tonsignals gespeichert werden, in das Register SP gesetzt. Es ist möglich eine individuelle Schaltung anstelle des oben erwähnten CPU-Prozesses zu bilden, zum Beispiel eine Tabelle, um die EG-Niveau- Daten in in dem Register SP zu speichernde Versetzungsadressdaten umzuwandeln.
Fig. 17 zeigt ein weiteres Beispiel der Vorrichtung zum Filtern. Bei dieser Vorrichtung werden die Filterkoeffiziententabellen im internen RAM des DSP 24 gebildet.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen eines Tonsignals, das folgendes aufweist:

Erzeugen eines ersten Signals auf der Grundlage von Daten, die für eine Wellenform eines ersten Musikinstrumententons repräsentativ sind, die aus einem Speicher (13) mit einer für eine Tonerzeugung passenden Rate ausgelesen wird;

Erzeugen eines zweiten Signals auf der Grundlage von Daten, die für eine Wellenform eines zweiten Musikinstrumententons repräsentativ sind, die aus dem Speicher (13) mit einer für eine Erzeugung von Wellenformmodifikationsdaten passenden Rate ausgelesen wird;

Modifizieren des ersten Signals auf der Grundlage des zweiten Signals, um das Tonsignal zu erzeugen, wobei das erste Signal ein Stimmensignal und das zwette Signal ein Modulationssignal ist und der Modifizierungsschritt eine Modulation des Stimmensignals mit dem Modulationssignal einschließt, um das Tonsignal zu erzeugen, wobei das Stimmen- und das Modulationssignal aus dem gleichen Speicher auf Zeitstafflungsbasis ausgelesen werden und eine Tonerzeugung über einen einzigen Tonsignalgenerator durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste Signal digitale Abtastwerte einer Wellenformen und das zweite Signal digitale Abtastwerte eines Modulationssignals aufweist, und bei dem der Modifizierungsschritt die Multiplikation von wenigstens einigen der digitalen Abtastwerte des ersten Signals mit digitalen Abtastwerten des zweiten Signals enthält, um ein digitales Tonsignal zu erzeugen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Verfahren außerdem das Konvertieren des digitalen Tonsignals in ein analoges Tonsignal aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem ein Modulationssignal repräsentativ für eine Signalhüllkurve ist und der Modifizierungsschritt außerdem das Beigeben der Signalhüllkurve zu den Wellenformabtastwerten einschließt, um das digitale Tonsignal zu erzeugen.

5. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Modulationssignal für die Ausgabe eines Oszillators repräsentativ ist und der Modifizierungsschritt außerdem das Beigeben eines Amplitudenmodulationseffekts zu der Wellenform einschließt, um das digitale Tonsignal zu erzeugen.

6. Tonsignalgenerator (11), der folgendes aufweist:

einen adressierbaren Speicher (13) zum Speichern von Daten, die für eine Wellenform eines ersten Musikinstrumententons repräsentativ sind und von Daten die für eine Wellenform eines zweiten Musikinstrumententons repräsentativ sind;

eine Schaltung (23) zum Erzeugen eines ersten Signals durch Auslesen der Wellenformdaten aus dem Speicher (13), wobei dem ersten Signal Daten zugrunde liegen, die für den ersten Musikinstrumententon repräsentativ sind, die aus dem Speicher aus einem ersten Speicherplatz mit einer für die Tonerzeugung geeigneten Rate ausgelesen werden, und eine Schaltung (23) zum Erzeugen eines zweiten Signals, wobei dem zweiten Signal Daten zugrunde liegen, die für den zweiten Musikinstrumententon repräsentativ sind, die aus dem Speicher aus einem zweiten Speicherplatz mit einer für die Erzeugung von Wellenmodifikationsdaten geeigneten Rate ausgelesen werden, wobei der Tonsignalgenerator (11) zudem eine Schaltung (24) zum Modifizieren des ersten Signals auf der Grundlage des zweiten Signals aufweist, um ein Tonsignal zu erzeugen, wobei das erste Signal ein Stimmensignal und das zweite ein Modulationssignal ist und die Schaltung zur Modifikation das Stimmensignal mit dem Modulationssignal moduliert, um das Tonsignal zu erzeugen, und das Stimmen- und das Modulationssignal aus dem gleichen Speicher auf Zeitstafflungsbasis ausgelesen werden und die Tonerzeugung über einen einzigen Tongenerator durchgeführt wird.

7. Tonsignalgenerator (11) nach Anspruch 6, bei dem die Schaltung (23) zur Signalerzeugung Signaldaten erzeugt, die aus einem Vorzeichendatenbit und Amplitudendatenbits bestehen, und der Generator außerdem folgendes aufweist:

einen Bit-Inverter (34) zur Erzeugung von invertierten Daten durch Invertieren des Vorzeichenbits und/oder der Amplitudendatenbits der Signaldaten; und

Klangeffektbeigebungsmittel (49) zum Beigeben von Klangeffekten zu den Tonsignaldaten, die von der Signaldatenerzeugungsschaltung (23) auf der Grundlage der invertierten Daten erzeugt werden.

8. Tonsignalgenerator (11) nach Anspruch 7, bei dem die Signaldatenerzeugungsschaltung (23) Wellendatenspeichermittel zum Speichern von Wellendaten als die Signaldaten enthält.

9. Tonsignalgenerator (11) nach Anspruch 8, bei dem die Wellendaten Sinuskurvenwellendaten sind.

10. Tonsignalgenerator (11) nach Anspruch 9, bei dem die Wellendaten Sägezahnwellendaten sind.

11. Tonsignalgenerator (11) nach Anspruch 8, der außerdem folgendes aufweist: Koeffiziententabellenmittel (45) zum Speichern einer Vielzahl von Koeffizientendaten;

Koeffizientenadressenspezifizierungsmittel (46, 47) zur Spezifizierung einer Vielzahl von Koeffizientenadressen in den Koeffiziententabellenmitteln (45); und

wobei die Klangeffektbeigebungsmittel (49) Klangeffekte den Tonsignaldaten beigeben, die von der Signalerzeugungsschaltung (23) erzeugt werden, auf der Grundlage einer Vielzahl von Koeffizientendaten, die in der Vielzahl der Koeffizientenadressen gespeichert werden, die durch die Koeffizientenadressenspezifizierungsmittel (46, 47) spezifiziert werden.

12. Tonsignalgenerator (11) nach Anspruch 11, bei dem die Koeffiziententabellenmittel (45) eine Vielzahl von Tabellen aufweisen und die Vielzahl der Koeffizientendaten in einer jeden von diesen gespeichert ist, und die Koeffizientenadressenspezifizierungsmittel (46, 47) ein Versetzungsadressenregister (OAR) aufweisen, in welchem eine Versetzungsadresse von jeder der Tabellen gespeichert ist, um dadurch die Vielzahl von Koeffizientendaten an die Klangeffektbeigebungsmittel (49) zu gleichen Zeitpunkt auszugeben.

13. Tonsignalgenerator (11) nach Anspruch 12, der außerdem Versetzungsadressenüberschreibungsmittel (70) aufweist, um die Versetzungsadresse in dem Versetzungsadressenregister (OAR) im Laufe der Zeit zu überschreiben.