演奏設備及其樂音產生方法
2023-05-17 05:34:36
專利名稱：演奏設備及其樂音產生方法
技術領域：
本發明涉及一種演奏設備，接收多個開關的用戶演奏操作並根據演奏操作來執行音樂演奏，以及涉及一種用於所述演奏設備的樂音產生方法及電腦程式。
背景技術：
例如，從1)「Keitai News」，[在線]，2002年1月16日，ascii，[搜索於2004年4月1日]，網際網路，URLhttp://k-tai.ascii24.com/k-tai/news/2002/01/16/632762-000.html？geta，以及2)「World of Digista Curator」，[在線]，Digital Stadium，ToshioIwai，Exhibit＝TENORI-ON，[搜索於2004年4月1日]，網際網路，URLhttp://www.nhk.or.jp/digiata/lab/digista_ten/curator.html，已知了被稱作「TENORI-ON」的應用。在執行「TENORI-ON」的演奏設備(例如可攜式電話和遊戲設備)中，按照水平軸表示定時且垂直軸表示樂音音高(tone pitch)的方式，通過設置在矩陣上的16×16網格來接收用戶輸入的點指定輸入。每一個這種演奏設備在預定定時，從最左邊一行向前順序地產生與用戶指定的點相對應的樂音音高。按照這種方式，用戶能夠使用演奏設備來創作並演奏具有較高靈活性的簡單音樂片段。
包括樂音發生器(例如MIDI樂音發生器)的傳統公知演奏設備利用指示了演奏樂音的音色和要分配給網格上各個指定點的樂音音高的信息，使樂音發生器產生樂音，由此產生具有預定音色的、與每一個用戶指定點相對應的樂音音高。
因此，傳統的公知演奏設備只能演奏預定模式的音色。此外，由於將給定樂音音高分配給指定點，傳統的公知演奏設備不可避免地在演奏樂音的多樣性方面出現演奏限制。
發明內容
考慮到上文，本發明的目的是提供一種改進的演奏設備，能夠演奏具有各種演奏樂音和較高靈活性的音樂，以及一種用於所述演奏設備的樂音產生方法及電腦程式。
為了實現上述目的，本發明提供了一種改進的演奏設備，包括以預定排列設置的多個按鍵開關；存儲器，存儲與按鍵開關相對應的多個樂音數據；採樣部分，獲取音頻信號，從所獲取的音頻信號中截取樂音數據，並將所截取的樂音數據與按鍵開關相關聯地寫入到存儲器中；以及樂音發生部分，使存儲在存儲器中的、與一個指定的按鍵開關相對應的任意一個樂音數據可聽地發出聲音。
在本發明的演奏設備中，採樣部分獲取音頻信號，從所獲取的音頻信號中截取樂音數據，並將所截取的樂音數據與按鍵開關相關聯地寫入到存儲器中。然後，在存儲在存儲器中的樂音數據中，由樂音發生部分使與用戶操作的開關相對應的樂音數據可聽地發出聲音。即，從音頻信號中截取的樂音數據與按鍵開關相關聯，因此產生與用戶的按鍵開關操作相對應的特定樂音。因此，通過將要獲取的音頻信號從一個切換到另一個，本發明允許各種樂音數據與按鍵開關相關聯，因此可以通過利用各種樂音數據產生樂音來實現各種演奏。
作為一個示例，採樣部分檢測音頻信號的靜音部分，並截取除所檢測的靜音部分以外的至少一部分音頻信號作為樂音數據。利用將靜音部分截取為樂音數據的設置，可以有效地防止截取靜音部分以出現不希望的靜音。
作為一個示例，按照給定順序排列多個按鍵開關，採樣部分檢測從音頻信號中截取的各個樂音數據的相應頻率，並且按照頻率的順序將各個樂音數據與多個按鍵開關相關聯。利用該設置，按照頻率的順序被截取的樂音數據能夠與按鍵開關相關聯，因此，樂音數據能夠按照樂音音高的順序與按鍵開關相關聯。
作為一個示例，採樣部分檢測音頻信號中音位(phoneme)的起始點或位置，並從所檢測到的音位的起始位置獲取具有預定長度的聲音數據作為樂音數據。該設置能夠可靠地防止在通過音位的中間點處截取樂音數據。
不僅可以作為上述設備發明來構造並實現本發明，還可以作為方法發明來構造並實現本發明。此外，可以將本發明設置並實現為軟體程序，用於例如計算機或DSP的處理器執行，或實現為存儲這種軟體程序的存儲介質。此外，在本發明中使用的處理器可以包括具有硬體專用邏輯電路的專用處理器，更不用說能夠運行希望軟體程序的計算機或其它通用類型處理器。
下文將描述本發明的實施例，應當理解，本發明並不局限於希望的實施例，在不脫離基本原理的前提下，可以進行本發明的各種修改。因此，僅僅由所附的權利要求來限定本發明的範圍。
為了更好地理解本發明的目的和其它特徵，以下將參考附圖來更詳細地描述本發明的優選實施例，其中圖1是示出了根據本發明第一實施例的演奏設備的外觀的透視圖；圖2是示出了本發明第一實施例中按鍵開關組和發光顯示部分的示例結構的圖；圖3是示出了圖1所示的演奏設備的示例電子結構的方框圖；圖4是由圖3所示的演奏設備執行的主處理的流程圖；圖5是由圖3所示的演奏設備1執行的自動演奏處理的流程圖；圖6是由圖3所示的演奏設備執行的樂音發生器設置改變處理的流程圖；圖7是在圖6的樂音發生器設置改變處理中執行的外部音色設置處理的流程圖；圖8是圖7所示外部音色設置處理的示例圖；圖9是根據本發明第二實施例的演奏設備執行的外部音色設置處理的流程圖；以及圖10是在第二實施例中執行的外部音色設置處理的示例圖。
具體實施例方式
現在，參考附圖來給出根據本發明的演奏設備的描述。該演奏設備包括以矩陣排列設置的多個按鍵開關，並響應用戶對於任意一個開關的按壓(演奏操作)來產生樂音。演奏設備接收來自外部源(演奏設備以外)的音頻信號，從音頻信號剪切或截取並獲取與按鍵開關相對應的樂音數據，並利用所獲取的樂音數據，產生與演奏操作相對應的樂音。因此，本發明的演奏設備能夠通過切換從其截取樂音數據的音頻信號來獲取多種樂音數據，由此執行各種音樂演奏。
第一實施例
參考圖1-8來描述根據本發明第一實施例的演奏設備1。圖1是示出了根據本發明第一實施例的演奏設備1的外觀的透視圖，圖2是示出了按鍵開關組10和發光顯示部分110的示例結構的圖，從靠近操作設備1的用戶的演奏設備1的前側，按照與按鍵開關相對應的關係設置所述按鍵開關組10和發光顯示部分110。演奏設備1通常是平坦的長方體形狀，在其上表面上具有按鍵開關組10，包括以矩陣排列設置的多個按鍵開關(以下簡單地稱作「開關」)。更具體地，開關組10包括總共256個開關，即垂直方向16個開關，水平方向16個開關，按照矩陣排列這些開關。
每一個開關100是按鈕開關，其中包含配備有LED等的對應發光顯示部分110，所有開關100的發光顯示部分110一起構成了發光顯示部分組11。例如，響應對應開關100被用戶的手指等按壓，每一個發光顯示部分110發光。可以利用X-Y坐標系來指示開關組10的每一個開關100和顯示部分11的每一個發光顯示部分110，其中Y坐標表示前後方向(圖2中的垂直方向)，X坐標表示左右方向(圖2中的水平方向)。下面，例如，將最左下的發光顯示部分110的坐標表示為「mtLED(I，1)」，並且例如將最左下的開關100的坐標表示為「mtSW(1，1)」在比上述開關組10和發光顯示部分組11更靠近操作設備1的用戶的演奏設備1的前方區域，設置了操作部分22，包括液晶顯示部分21、用於接收用戶操作的編碼器開關22a、以及多個操作按鈕22b。此外，在演奏設備1的後端表面上，設置了輸入端23，用於將其與連接電纜300的一端相連。在另一端處，將連接電纜300與另一個設備(例如，另一個演奏設備1)相連，以便演奏設備1能夠通過連接電纜300與其它設備進行通信。
圖3是示出了圖1所示的演奏設備1的示例電子結構的方框圖。演奏設備1包括主CPU(中央處理單元)2以及通過總線16與CPU2相連的ROM(只讀存儲器)3、存儲部分4、RAM(隨機存取存儲器)5、樂音發生器(T.G.)6、D/A(數字模擬)轉換器7、發聲系統8、矩陣顯示輸入部分9和輸入/輸出部分14。
ROM3中存儲了用於運行演奏設備1的程序。存儲部分4包括例如閃速存儲器或硬碟的存儲裝置，可重寫並能夠存儲數據。在存儲部分4中，存儲了預定程序(例如用於使演奏設備1執行音樂演奏的演奏處理程序)以及演奏程序所必需的預定數據。例如，必需的數據包括樂音產生設置數據，所述樂音產生設置數據是指示了對應關係的數據，所述對應關係是圖1的開關100和被分配給開關100的樂音音高之間的對應關係，以及指示了在樂音發生器6中默認設置的音色。例如，將根據MIDI(樂器數字接口)標準來描述樂音產生設置數據。
RAM5用作主CPU2的工作區域，其中臨時存儲了從存儲部分4讀取的程序和數據。此外，RAM 5包括坐標存儲部分51，存儲了指示開關組10的各個開關100的坐標的數據；對應關係存儲部分52；以及音頻信號存儲部分53。
設置坐標存儲部分51，以便存儲各個開關100的ON/OFF狀態。坐標存儲部分51包括一個16×16的表，具有與圖2所示的開關組10的開關100的排列相對應的存儲位置，坐標存儲部分51的每一個存儲位置包括一比特標誌。當在超過預定時間的時間內按壓任意一個開關100時，將與所按壓的開關100相對應的存儲位置設為「1」。存儲位置被設為「1」的狀態表示對應開關100的ON狀態，而存儲位置被設為「0」的狀態表示對應開關的OFF狀態。
此外，對應關係存儲部分52中存儲了音調(note)編號表T，包括分配給各個開關100的音調編號的列表。在本實施例所使用的音調編號表T中，通過默認(或初始設置)，將16個音調編號分配給16個Y坐標(＝1-16)；將相同的16個音調編號分配給與X坐標(＝1-16)相對應的16個Y坐標組(或列)中的每一個，以便對於16個X坐標(即，16個定時)中的每一個，可以選擇相同的樂音音高。這裡，「音調編號」是指示了樂音音高等的數字值，從隨後描述的演奏處理部分201提供給樂音發生器6；音調編號「60」指示了中心音階音調「C4」。在本實施例中，將音調編號「60」到「75」順序地分配給Y坐標；根據初始的默認設置，將音調編號「60」分配給Y坐標「1」，將音調編號「61」分配給Y坐標「2」，等等，直到將音調編號「65」分配給Y坐標「16」。
在所演示的示例中，如上所述，僅將不同的音調編號分配給16個Y坐標(即，將相同的音調編號分配給每一個組或每一列的16個Y坐標，因此對於每一個X坐標或定時，可以選擇相同的音調編號)。可選地，可以將不同的音調編號分配給16×16(＝256)個開關100中的每一個。此外，要分配給開關100的音調編號並不局限於「60」-「75」的範圍。
設置音頻信號存儲部分53，以便臨時存儲從外部獲取的音頻信號。
例如，樂音發生器6是一種MIDI樂音發生器(即，能夠根據MIDI信息產生樂音或音頻波形信號的樂音發生器)，產生具有預定音色的數字音頻(樂音)信號，並將所產生的數字音頻信號傳送到D/A轉換器7。在本實施例中，樂音發生器6能夠根據存儲在存儲器中的樂音數據(波形數據)來產生任意的數字音頻(樂音)信號，不僅包括多種類型的內部存儲音色或內部音色(例如鋼琴音色、吉他音色等)，還包括外部獲取的希望音色(外部音色)。在樂音發生器6中，相對於向其分配的音調編號，將多種類型的樂音數據設置為外部音色的樂音波形數據。例如樂音發生器6包括可讀/可寫非易失性存儲器，用於存儲外部音色數據，根據其樂音音高頻率，相對於分配給其的預定音調編號，將上述外部音色的多種類型的樂音數據(波形數據)存儲在存儲器中。通過上述音調編號表T，將音調編號與開關100進行關聯；即，根據其各自音高，向多種類型的樂音數據賦予各自的音調編號，以使其與開關100相關聯。樂音發生器6不僅從主CPU2接收音色指定，還接收要產生的樂音的音調編號指定，由此根據指定的音色和音調編號，從上述存儲器中讀取樂音數據(波形數據)。因此，樂音發生器6根據所讀取的樂音數據(波形數據)來產生數字音頻(樂音)信號，以便在預定時間長度內(例如200毫秒)可聽地再現數字音頻信號或使其發出聲音。注意，可以通過用戶開啟一個希望的開關200、或根據分離存儲的自動演奏信息來指定要產生的樂音的音調編號。注意，要存儲在存儲器中的樂音數據(波形數據)可以是除PCM格式以外的任意希望的壓縮格式，例如DPCM或ADPCM格式。
D/A轉換器7將從樂音發生器6接收的數字音頻信號轉換為模擬音頻信號，並將模擬音頻信號提供給發聲系統8。發聲系統8可聽地再現所提供的模擬音頻信號或使其發出聲音。
矩陣顯示輸入部分9包括上文參考圖1所述的開關組10和發光顯示部分組11，以及子CPU12。
子CPU12檢測每一個被按壓的開關100(圖2)的坐標，並將所檢測的坐標提供給主CPU2，作為被按壓開關位置信息。
定時器13對時間進行計數，以便向主CPU2通知所計數的時間。輸入/輸出部分14是接口電路，用於輸入/輸出來自/去往存儲介質400(例如SD卡(註冊商標)或floppy(註冊商標)盤)的數據。
控制與其相連的每一個組件的操作的主CPU2執行演奏程序，以便充當演奏處理部分201、樂音數據獲取部分202、分配處理部分203以及顯示處理部分204。
演奏處理部分201使用存儲在存儲部分4中的樂音產生設置數據來控制由樂音發生器6執行的音頻信號產生，以便能夠產生與音樂演奏的用戶所操作開關100相對應的樂音。更具體地，作為初始化操作，演奏處理部分201向樂音發生器6指定預定音色，並通過初始設置在音調編號表T中登記與各個開關100的Y坐標位置相對應的音調編號。
演奏處理部分201從子CPU12接收被按壓開關位置信息，以獲取被按壓開關100的坐標。
演奏處理部分201參考音調編號表T，以識別與所通知的坐標相對應的音調編號，並向樂音發生器6通知所識別的坐標。因此，樂音發生器6利用當前設置的音色，產生與用戶按壓的開關100相對應的音頻信號。按照這種方式，用戶能夠利用如同鍵盤的開關組10來執行演奏操作。
當按壓任意一個開關100已經超過預定時間長度時，演奏處理部分201設置(即，開啟)與用戶按壓的開關100相對應的存儲位置處的標誌。響應在較長時間內保持按壓ON狀態的開關100，由演奏處理部分201取消ON狀態，即，復位所設的標誌。然後，一旦演奏處理部分201接收到已經由用戶通過開關22給定的、用於選擇自動演奏設置的指令時，執行自動演奏處理。在自動演奏處理中，演奏處理部分201重複地從坐標存儲部分51的左端向右端移動要發聲音調串指針P。只有當要發聲音調串指針P和處於ON狀態的任意開關100的存儲位置彼此重疊時，演奏處理部分20才命令樂音發生器6產生樂音。因此，在自動演奏處理中，在Y軸呈現樂音音高，而在X軸呈現樂音產生定時，因此，允許演奏設備1容易地執行音樂演奏。
「要發聲音調串指針P」是一種指針，用於指示音調的樂音產生，在與坐標存儲部分51中的特定X軸坐標位置相對應的Y軸坐標上的所有音調(即，一列中的所有音調)中，要產生的音調的標誌被設為值「1」。利用由要發聲音調串指針P指示的、以重複方式從「1」到「16」變化的X坐標位置，重複地執行在樂音產生定時「1」到「16」處制訂的音調的自動演奏。
此外，當用戶已經給出用於改變樂音發生器設置的指令(「音色發生器設置改變指令」)時，演奏處理部分201執行處理(樂音發生器設置改變處理)，用於改變要在樂音發生器6中設置的音色和按鍵分配。具體地，當已經從用戶接收到用於改變被分配給開關100的樂音產生設置(樂音音高等)的指令時，根據指令改變按鍵開關100和在音調編號表T中登記的音調編號之間的對應關係演奏處理部分201實現了按鍵分配設置改變。
此外，如上所述，演奏處理部分201能夠將在樂音發生器6中設置的音色改變為內部音色或外部音色。當指令用於選擇設置外部音色的模式(即，樂音產生數據演奏模式)時，演奏處理部分201執行外部音色設置處理，用於在樂音發生器6中將從外部獲取的音頻信號截取的音頻數據(樂音數據)設為外部音色。
在外部音色設置處理中，演奏處理部分201使樂音數據獲取部分202從外部獲取的音頻信號中獲取編號與開關100的Y坐標相對應的樂音數據(在該情況下，16個樂音數據)。然後，演奏處理部分201使分配處理部分203將各個樂音數據與開關100的Y坐標進行關聯。通過參考音調編號表T來執行這種關聯，以便將與開關100相對應的音調編號分配給樂音數據，並在樂音發生器6中相對於各個音調編號來設置樂音數據。例如，從外部獲取的音頻信號中提取具有特定樂音音高的每一個部分，並截取如此提取的部分作為具有特定樂音音高的樂音數據。
如上所述，由於可以將從外部獲取的音頻信號中截取的樂音數據設為外部音色，本實施例能夠通過將音頻信號從一個切換到另一個來獲取各種外部樂音，由此產生大量各種樂音。
樂音數據獲取部分202擴展或解壓通過輸入/輸出部分從存儲介質400輸入的音頻信號、或通過隨後描述的通信I/O24或25從外部源下載的音頻信號，將如此解壓的音頻信號存儲在音頻信號存儲部分53中，然後，按照上述方式從音頻信號中獲取樂音數據。例如是MP(MPEG音頻層)3格式的音頻信號是表示音樂片段(例如一首日本流行歌曲)的信號。隨後將參考圖7的流程圖來詳細描述由樂音數據獲取部分202執行的處理。如下參考圖7的流程圖詳細所述，分配處理部分203執行處理，用於將樂音數據獲取部分202獲取的樂音數據分配給開關100。
顯示處理部分204執行用於控制由發光顯示部分組11執行的發光顯示的處理(顯示處理)。在顯示處理中，在與預定樂音產生時間長度相同的時間內，顯示處理部分204點亮與被用戶按壓的開關100相對應的發光顯示部分110。即，當在較短時間內按壓開關100時，顯示處理部分204利用較大的光強度點亮對應發光顯示部分110，而當在較長時間內按壓開關100以進入ON狀態時，顯示處理部分204利用較小的光強度點亮對應發光顯示部分110，直到ON狀態被取消。此外，如mtLED(7，10)、mtLED(7，7)和mtLED(7，2)所示，當要發聲音調串指針P和處於ON狀態的開關100的坐標重疊時，只要重疊持續，顯示處理部分204利用較大的光強度點亮對應發光顯示部分110，然後利用較小的光強度點亮。
返回參考圖3，通信I/F24和通信I/O25通過總線15與主CPU2相連。通信I/F24是一種接口電路，用於與通過圖1所示的通信電纜300被連接到輸入端子23的另一個設備進行通信。另一方面，通信I/O25是一種接口電路，用於通過未示出的廣域網(例如網際網路)或LAN(區域網)進行通信。
圖4是由圖3所示的演奏設備1執行的主處理的流程圖。當開啟演奏設備1的主電源時執行主處理。首先，在步驟S1，演奏處理部分201執行預定的初始化處理。在初始化處理中，演奏設備1參考存儲在存儲部分4中的樂音產生設置數據，從而在樂音發生器6中設置由樂音產生設置數據表示的預定初始樂音數據，並且還在音調編號表T中登記音調編號和開關100之間的對應關係。
此外，演奏處理部分201開始執行隨後將參考圖6的流程圖進行描述的樂音發生器設置處理，並且如隨後參考圖5的流程圖所述，還響應由用戶給定的自動演奏設置指令，開始執行自動演奏處理。對於每一個開關100，按照下述方式來執行以下步驟S2-S9的操作。
在步驟S2，演奏處理部分201確定是否已經按壓了處於操作的開關100。如果已經按壓了開關100，從子CPU12向演奏處理部分201提供被按壓開關位置信息。當已經提供了這種被按壓開關位置信息時，確定已經按壓了開關100。如果確定還沒有按壓開關100(在步驟S2處「否」確定)，並且如果在步驟S3通過樂音產生處理產生了針對任意其它開關100的樂音，則演奏處理部分201終止針對其它開關100的樂音產生，然後重複步驟S2的操作。
另一方面，如果確定已經按壓了開關100(在步驟S2處「是」確定)，則演奏處理部分201在步驟203執行上述樂音產生處理。
即，被按壓開關位置信息向演奏處理部分201通知了被按壓開關100的坐標，並利用所通知的被按壓開關100的坐標來查找音調編號表T。然後，演奏處理部分201從表T中獲取與被按壓的開關100相對應的音調編號，並將所獲取的音調編號提供給樂音發生器6。
因此，樂音發生器6按照設定的音色產生給定音調編號的音頻信號，並將所產生的音頻信號提供給D/A轉換器7。例如，如果當前設置的音色是內部音色，則樂音發生器6檢測設定內部音色(例如鋼琴)中的音調編號，並識別與所檢測到的音調編號相對應的樂音音高，所以樂音發生器6產生了具有設定內部音色(例如鋼琴)的、所識別樂音音高的音頻信號。另一方面，如果當前設置的音色是外部音色，則樂音發生器6檢測設定外部音色中的音調編號，並識別與所檢測到的音調編號相對應的樂音數據的音頻信號提供給D/A轉換器7。
然後，在步驟S4，演奏處理部分201確定是否已經釋放了開關100的按壓。可以通過確認來自子CPU12的被按壓開關位置信息是否已經終止來判斷開關100的釋放。
如果確定已經釋放了開關100的按壓(在步驟S4處「是」確定)，則演奏處理部分201返回到步驟S2，但是，如果還沒有釋放開關100的按壓(在步驟S4處「否」確定)，演奏處理部分201在步驟S5進一步確定是否在較長時間內(即，在超過預定時間的時間內)按壓開關100；具體地，通過確認是否在超過預定時間的時間內輸入了來自子CPU 12的被按壓開關位置信息來進行該確定。
如果確定沒有按壓開關100超出預定時間(步驟S5「否」確定)，則演奏處理部分201返回步驟S4，但是，如果確定已經按壓開關100超出預定時間(步驟S5「是」確定)，則在步驟S6，演奏處理部分201進一步確定被按壓的開關100是否處於ON狀態；具體地，通過確認坐標存儲部分51中與被按壓開關100相對應的存儲位置處是否當前設置了(設為「1」)標誌，來進行該確定。
如果被按壓的開關100不處於ON狀態(在步驟S6「否」確認)，則演奏處理部分201將被按下的開關100設在ON狀態，並且在步驟S7，設置坐標存儲部分51中對應存儲位置處的標誌(設為「1」)。如果被按壓的開關100處於ON狀態(在步驟S6「是」確認)，則在步驟S8，演奏處理部分201將被按下的開關100設在OFF狀態，即，復位坐標存儲部分51中對應存儲位置處的標誌(設為「0」)。
之後，在步驟S9，演奏處理部分201使顯示處理部分204執行顯示處理。在顯示處理中，只要開關100的按壓持續，顯示處理部分204就利用較大的光強度照亮與被按壓的開關100相對應的發光顯示部分110。此外，顯示處理部分204利用較小的光強度照亮與已經處於ON狀態的被按壓開關100相對應的發光顯示部分110。之後，演奏處理部分201返回步驟S2。
圖5是由圖3所示的演奏設備1執行的自動演奏處理的流程圖。在自動演奏處理中，在步驟S11，演奏處理部分201首先在坐標存儲部分51的X坐標「1」的區域中定位要發聲音調串指針P。接下來，演奏處理部分201掃描與由要發聲音調串指針P所指示的X坐標位置相對應的整個Y軸區域(即，所有Y坐標)，以檢測指針指示的區域中當前處於ON狀態的任意開關100(步驟S12)。如果要發聲音調串指針P指示了與X坐標「1」相對應的區域，則演奏處理部分201從「mtSW(1，1)」到「mtSW(1，16)」進行掃描。
在步驟S13，演奏處理部分201對當前處於ON狀態的開關100執行上述處理。然後，在步驟S14，演奏處理部分201使顯示處理部分204執行顯示處理，用於首先利用較大的光強度使當前處於ON狀態的開關100在預定時間內被點亮，然後，利用較小的光強度將其點亮。這裡，「預定時間」與要發聲音調串指針P和開關100的X坐標彼此重疊的持續的時間長度相對應；因此，在要發聲音調串指針P和開關100的X坐標彼此重疊的時間長度內(即，只要滿足該條件)，利用較大的光強度點亮與開關100對應的發光顯示部分110。
然後，在步驟S15，演奏處理部分201待機預定時間，然後，在步驟S16，確定由要發聲音調串指針P所指示的區域是否是最右邊的X坐標(在這種情況下是「16」)。如果由要發聲音調串指針P所指示的區域是最右邊的X坐標(步驟S16「是」確定)，則演奏處理部分201返回步驟S11，而如果由要發聲音調串指針P所指示的區域不是最右邊的X坐標(步驟S16「否」確定)，則在步驟S17，演奏處理部分201將要發聲音調串指針P所指示的X坐標加「1」，即，將要發聲音調串指針P移向下一個區域(即，位於當前由指針P指示的區域右方的區域)。之後，演奏處理部分201返回步驟S12。
圖6是由圖3所示的演奏設備1執行的樂音發生器設置改變處理的流程圖，以及圖7是在圖6的樂音發生器設置改變處理中執行的外部音色設置處理的流程圖。圖8是圖7所示外部音色設置處理的示例圖。
首先，在步驟S21，演奏處理部分201確定是否已經接收到來自用戶的音色設置改變指令。如果還沒有接收到來自用戶的音色設置改變指令(步驟S21「否」確定)，則演奏處理部分201跳到步驟S23，而如果已經接收到來自用戶的這種音色設置改變指令(步驟S21「是」確定)，則演奏處理部分201進行到步驟S22，以便根據用戶的指令改變音色設置。
然後，在步驟S23，演奏處理部分201確定是否已經接收到來自用戶的按鍵分配改變指令。如果還沒有接收到來自用戶的按鍵分配改變指令(步驟S23「否」確定)，則演奏處理部分201跳到步驟S25，而如果已經接收到來自用戶的這種按鍵分配改變指令(步驟S23「是」確定)，則演奏處理部分201進行到步驟S24，以便根據用戶的指令來改變在音調編號表T中登記的、音調編號與開關100之間的對應關係。
在步驟S25，演奏處理部分201確定用戶是否已經選擇了樂音產生數據演奏模式。如果用戶還沒有選擇樂音產生數據演奏模式(步驟S25「否」確定)，則演奏處理部分201返回步驟S21，而如果用戶已經選擇了樂音產生數據演奏模式(步驟S25「是」確定)，則在步驟S26，演奏處理部分201使樂音數據獲取部分202和分配處理部分203執行外部音色處理。
在圖7的外部音色處理中，在步驟S261，樂音數據獲取部分202從外部源(演奏設備1以外)讀取(或得到)音頻信號，然後，在解壓或擴展音頻信號之後，將音頻信號寫入到音頻信號存儲部分53中。在步驟S262，樂音數據獲取部分202從所讀取(或得到)的音頻信號中提取每一個靜音部分。通過提取信號電平連續低於預定電平的部分的音頻信號的段作為靜音部分，來實現提取。在圖8的(a)所示的音頻信號中，例如，存在信號的前端和後端處的這種靜音部分(如陰影部分所示)，在步驟S262提取這些靜音部分。
在步驟S263，樂音數據獲取部分202從存儲在音頻信號存儲部分53中的音頻信號中刪除所提取的靜音部分。圖8的(b)示出了從中刪除了靜音部分的(a)中所示的音頻信號。如果還將這種靜音信號提取為樂音數據，則靜音部分的樂音數據會導致不希望的靜音；即，在步驟S263刪除靜音部分能夠有效地防止靜音部分的樂音數據產生不希望的靜音。
此外，在步驟S264，樂音數據獲取部分202檢測存儲在音頻信號存儲部分53中的音頻信號的再現時間t2(秒)。如圖8的(c)中d1-d16所示，樂音數據獲取部分202隨機地從0(秒)到t2(秒)的範圍內截取每一個具有預定長度(例如200毫秒)的16個數據作為樂音數據，然後，在步驟S265，將所截取的數據存儲在RAM5中。儘管在所演示的實施例中截取了16個數據，在步驟S265，可以截取與Y軸方向的被按壓開關100的數目相對應的、任意數目的樂音數據。
在步驟S266，分配處理部分203對於存儲在RAM5中的每一個樂音數據執行例如FFT(快速傅立葉變換)的頻率分析。通過頻率分析，分配處理部分203獲取了每一個樂音數據的峰值頻率(即，多個構成分析後的樂音數據的頻率中具有最高電平的頻率，例如，基頻或音高頻率)。在步驟S267，分配處理部分203按照以下方式將樂音數據分配給各個開關100的Y坐標以峰值頻率的順序，沿Y軸方向將樂音數據與開關組10的開關相關聯。即，每一個Y坐標位置與不同樂音音高相對應。
根據在步驟S267執行的分配，分配處理部分203查找音調編號表T，以識別與開關100相對應的音調編號。然後，在步驟S268，分配處理部分203將如此識別的音調編號添加到對應的樂音數據，並將具有所添加的音調編號的樂音數據提供給樂音發生器6，作為外部音色。然後，在步驟S269，演奏處理部分201將樂音發生器6的音色設為外部音色。
返回參考圖6，在步驟S27，演奏處理部分201確定是否已經指示終止樂音產生數據演奏模式。如果已經指示終止樂音產生數據演奏模式(步驟S27「是」確定)，則在步驟S28將樂音發生器6的音色復位為初始音色設置之後，演奏處理部分201返回步驟S21。另一方面，如果確定還沒有指示終止樂音產生數據演奏模式(步驟S27「否」確定)，則在步驟S29，演奏處理部分201進一步確定樂音數據改變定時是否已經到達。例如，「樂音數據改變定時」是當已經經過了預定時間時的時間點、當接收到來自用戶的樂音數據改變指令時的時間點等。
如果樂音數據改變定時還沒有到達(步驟S29「否」確定)，則演奏處理部分201返回步驟S27，而如果樂音數據改變定時已經到達(步驟S29「是」確定)，則演奏處理部分201返回步驟S26。在步驟S26，執行上述外部音色設置處理，其中從不同於最後部分的部分處(參見圖8的(c))的音頻信號截取樂音數據，因此能夠獲取與最後獲取的樂音數據不同的樂音數據。因此，即使使用了相同的音頻信號，也獲取了不同的樂音數據，因此當每一次樂音數據改變定時到達時，可以根據不同的樂音數據發出不同音頻的聲音。結果，演奏設備1能夠執行各種音樂演奏。
根據按照上述方式設置的本實施例，通過執行外部音色設置處理，演奏設備1不僅能夠產生具有內部音色的樂音，還能夠產生具有外部獲取(即外部)音色的樂音，結果能夠實行具有較高靈活性的各種演奏。
第二實施例
下面參考圖3、9和10來描述本發明的第二實施例。第二實施例與第一實施例的不同之處在於，儘管設置第一實施例，以便隨機地從音頻信號截取樂音數據，還可以設置第二實施例，以便從音頻信號中檢測由人發出的音位的各個起始位置，然後從對應的起始位置截取每一個均具有預定長度的聲音數據，作為樂音數據。第二實施例中的其它設置和處理與第一實施例相似，因此下面不再進行描述以避免不必要的重複。
圖9是在第二實施例中執行的外部音色設置處理的流程圖。圖10是在第二實施例中執行的外部音色設置處理的示例圖。在圖10中，利用與圖7相同的參考字符來表示與圖7的外部音色設置處理中相同的步驟，並且不再對其進行描述以避免重複。在執行步驟S264之後，在步驟S270，樂音數據獲取部分202a檢測各個音位的起始位置。在圖10的(a)所示音頻信號的情況下，檢測到由箭頭所示的位置作為各個音位的起始位置。
現在描述用於檢測音位的起始位置的示例方法。通常，語音部分比非語音部分具有更多特徵頻率分量，例如共振峰。因此，樂音數據獲取部分202a將音頻信號劃分為預定數目的採樣數據，並對於每一個採樣數據執行頻率分析，由此根據特徵頻率分量來檢測音位。樂音數據獲取部分202a根據特徵頻率分量隨時間的變化來確定音位之間的間斷(break)，並檢測音位之間的間斷作為音位的起始位置。
然後，在步驟S271，樂音數據獲取部分202a隨機地選擇所檢測到的16個音位起始位置，並從對應的音位起始位置獲取16個聲音數據(即，語音數據)，每一個聲音數據具有預定的長度。按照這種方式，如圖10的(b)中所演示，獲取了樂音數據d1-d16。
利用按照上述方式設置的第二實施例，從音頻信號中對應的音位起始位置獲取每一個具有預定長度的聲音數據(即，語音數據)，作為樂音數據。因此，第二實施例能夠可靠地防止在通過音位的中間點開始樂音數據的聲音。
作為示例，還可以如下設置本發明的各種修改。
(1)儘管設置上述第一實施例，以便隨機地從音頻信號中截取樂音數據，以及設置上述第二實施例，以便隨機地檢測音頻信號音位的各個起始位置，從而從對應的音位起始位置截取每一個具有預定長度的數據，作為樂音數據，本發明並不局限於此。還可以設置本發明，以便截取音頻信號的不同段作為各個樂音數據。
(2)此外，儘管已經將第一和第二實施例描述為在每一個樂音或聲音產生數據改變定時，將要輸入到樂音發生器6的樂音數據切換為外部音色，本發明並不局限於此。例如，可以設置本發明，以便將相同樂音數據存儲在樂音發生器6中，並利用相同的樂音數據來實現聲音產生，直到取消樂音數據產生演奏模式。
(3)此外，儘管在第一和第二實施例中，按照樂音數據的音高頻率的順序將樂音數據分配黑開關100的Y坐標位置，本發明並不局限於此，只需將不同樂音數據分配給各個開關100。例如，可以按照被截取的順序或按照隨機方式，將所截取的數據分配給各個開關100。
(4)此外，用於利用開關100執行音樂演奏的方法並不局限於上述常規演奏方法、或基於自動演奏設置的演奏方法。例如，可以進行設置，以便一旦用戶按壓任意一個開關100，則自動順序地選擇其它開關100(例如相鄰的開關)，以便執行與其它開關100相對應的聲音產生。
(5)此外，開關組10的開關的設置並不局限於矩陣設置。在第一實施例中，只需提供多個開關100。在第二實施例中，只要按照給定的順序依次地設置開關100，則無需開關100的矩陣排列。
(6)此外，本發明的演奏設備並不局限於第一和第二實施例的結構，可以將其構造為鍵盤等用作一組按鍵開關的電子鋼琴、electone(商標)等。
權利要求
1.一種演奏設備，包括以預定排列設置的多個按鍵開關；存儲器，存儲與按鍵開關相對應的多個樂音數據；採樣部分，獲取音頻信號，從所獲取的音頻信號中截取樂音數據，並將所截取的樂音數據與按鍵開關相關聯地寫入到所述存儲器中；以及樂音發生部分，可聽見地奏響存儲在所述存儲器中的、與一個指定的按鍵開關相對應的任意一個樂音數據。
2.根據權利要求1所述的演奏設備，其中，所述採樣部分檢測音頻信號的靜音部分，並截取除所檢測的靜音部分以外的至少一部分音頻信號作為樂音數據。
3.根據權利要求1或2所述的演奏設備，其中，所述採樣部分從所獲取的音頻信號中提取具有特定音高的部分，並截取所提取的部分作為樂音數據。
4.根據權利要求1或2所述的演奏設備，其中，按照給定的順序排列所述多個按鍵開關，所述採樣部分檢測從音頻信號中截取的各個樂音數據的相應頻率，並且按照所述頻率順序將各個樂音數據與所述多個按鍵開關相關聯。
5.根據權利要求1所述的演奏設備，其中，所述採樣部分檢測音頻信號中音位的起始位置，並從所檢測到的音位的起始位置獲取具有預定長度的聲音數據作為樂音數據。
6.根據權利要求1所述的演奏設備，其中，設置多個按鍵開關的預定排列是矩陣排列。
7.根據權利要求6所述的演奏設備，其中，按鍵開關的矩陣排列中的各個X坐標位置與彼此不同的樂音產生定時相對應。
8.根據權利要求6或7所述的演奏設備，其中，按鍵開關的矩陣排列中的各個Y坐標位置與彼此不同的樂音音高相對應。
9.根據權利要求6或7所述的演奏設備，其中，按鍵開關的矩陣排列中的各個Y坐標位置與彼此不同的樂音數據相對應。
10.根據權利要求1所述的演奏設備，還包括音調表，根據與按鍵開關相關聯的樂音數據的音高，存儲所述多個按鍵開關和音調之間的對應關係。
11.根據權利要求1所述的演奏設備，其中，所述樂音產生部分可聽見地奏響與響應用戶的操作指定的一個開關相對應的任意一個樂音數據。
12.根據權利要求1所述的演奏設備，還包括存儲部分，存儲與希望的音樂演奏相對應的所述多個按鍵開關的開/關狀態；以及讀出控制部分，響應再現演奏指令，從所述存儲部分中讀出所述多個按鍵開關的開/關狀態，以及其中所述樂音發生部分可聽見地奏響與指定的按鍵開關相對應的樂音數據，所述指定的按鍵開關是根據通過所述讀出控制部分讀出的開/關狀態指定的。
13.一種用於使用演奏設備的方法，所述演奏設備包括以預定排列設置的多個按鍵開關以及存儲與按鍵開關相對應的多個樂音數據的存儲器，所述方法包括步驟獲取音頻信號；從通過所述獲取音頻信號的步驟獲取的音頻信號中截取樂音數據，並將所截取的樂音數據與按鍵開關相關聯地寫入到所述存儲器中；以及可聽見地奏響存儲在所述存儲器中的、與任意一個指定的按鍵開關相對應的任意一個樂音數據。
全文摘要
以例如矩陣排列的預定排列設置多個按鍵開關，樂音發生器包括用於存儲與按鍵開關相對應的樂音(波形)數據的存儲器。採樣部分從外部源獲取音頻信號，從所獲取的音頻信號中截取樂音數據，並將所截取的樂音數據與按鍵開關相關聯地寫入到所述存儲器中。根據用戶的開關操作或根據自動演奏信息來指定任意一個按鍵開關，以便在存儲於存儲器中的樂音數據中，奏響與指定的按鍵開關相對應的樂音數據，即，可聽地再現。
文檔編號G10H1/00GK1848237SQ20061007432
公開日2006年10月18日 申請日期2006年4月6日 優先權日2005年4月6日
發明者西堀佑 申請人:山葉株式會社