DE4226929C2 - Tonhöhensteuervorrichtung - Google Patents
TonhöhensteuervorrichtungInfo
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- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
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Description
Die Erfindung betrifft eine Tonhöhensteuervorrichtung nach
dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 3.
Als eine Tonhöhensteuervorrichtung eines herkömmlichen
Types ist eine Vorrichtung bekannt, in welcher digitali
sierte Daten, die durch Abtasten eines analogen Eingangs
signals erhalten werden, nacheinander in einen Ringpuffer
geschrieben werden und das Auslesen der Daten mit einer
von der Schreibperiode unterschiedlichen Periode stattfin
det. Durch das Nacheinander-Demodulieren der so gelesenen
Daten wird das Intervall des Signals geändert. Wenn die
Tonhöhe (Tonlage="key") in solch einer Vorrichtung ernied
rigt werden soll, wird die Leseperiode der Daten von dem
Ringpuffer länger als die Schreibperiode gemacht. Um die
Tonhöhe zu erhöhen, wird die Leseperiode der Daten von dem
Ringpuffer kürzer als die Schreibperiode gemacht. Dement
sprechend ist eine Leseadresse zum Auslesen der Daten re
lativ zu einer Schreibadresse zum Schreiben der Daten in
einem Ringpuffer gedreht, und die vorherige Adresse über
schreitet die letztere Adresse oder die vorherige Adresse
wird durch letztere Adresse bei einer vorbestimmten Peri
ode überschritten. Bei der Schreibposition zum Schreiben
der Daten des Ringpuffers werden die zuvor geschriebenen
Daten nacheinander überschrieben, und die Inhalte der Da
ten sind unter solchen Bedingungen diskontinuierlich. Wenn
die Leseposition an der Überschreibposition ist, wird ein
diskontinuierlicher Punkt in dem wiedergegebenen Ton auf
treten. Um diesen Effekt zu vermindern, wird eine soge
nannte Umblendmethode benutzt. Diese wird im Anschluß er
klärt für den Fall, daß die Leseperiode kürzer als die
Schreibperiode ist. Wie in Fig. 1(a) gezeigt, ist der Wert
dR-W, der den Unterschied zwischen der Schreibposition W
und der Leseposition R des Ringpuffers darstellt, norma
lerweise größer als ein vorbestimmter Wert dth. Es wird
angenommen, daß sich jede Position auf dem Ringpuffer im
Uhrzeigersinn bewegt und daß die Leseposition R sich
schneller im Uhrzeigersinn vorwärts bewegt. Wenn dR-W < dth,
wird der Datenwert auch von einer anderen Leseposition R′
gelesen, welche von der Leseposition R um den vorbestimm
ten Wert dth in Uhrzeigersinn-Richtung entfernt ist, wie
in Fig. 1(b) gezeigt. Der Datenwert von der Leseposition R
wird durch Ausblendverarbeitung linear verarbeitet, und
der Datenwert von der Leseposition R′ wird durch Einblend
verarbeitung linear verarbeitet. Durch Aufsummieren dieser
Werte wird die Umblendverarbeitung durchgeführt. Von die
sem Zeitpunkt an werden die Daten von der Leseposition
ausgegeben, die keinen diskontinuierlichen Punkt passiert.
Normalerweise wird der Wert dth auf die Hälfte der Größe
des Ringpuffers gesetzt.
Dennoch tritt ein Effekt wie der eines Kammfilters auf, da
sich die Leseposition während der Umblendperiode von R
nach R′ ändert, und manche der Frequenzkomponenten in dem
Signal entgegengesetzte Phasen aufweisen. In diesem Fall
heben sich die Frequenzkomponenten gegenseitig auf. Wenn
solche Frequenzkomponenten in gleicher Phase sind, wird
ihr Niveau angehoben und eine sogenannte kammartige Cha
rakteristik tritt auf, wie in Fig. 2B gezeigt. Da eine
flache Charakteristik, wie in Fig. 2A gezeigt, während der
Periode, in welcher Umblenden nicht durchgeführt wird,
erhalten wird, erhöht sich die Fluktuation der Frequenz
charakteristik in Antwort auf die Umblendperiode an Posi
tionen, die durch die Pfeile (Frequenzen f1, 3, 5, . . ) in Fig. 2
gekennzeichnet sind, wodurch ein sogenanntes Tremolo er
zeugt wird. Bei den oben beschriebenen Schreib- und Lese
methoden ist es notwendig, voneinander unabhängige
Schreibtaktgeber und Lesetaktgeber zu haben.
Die Druckschrift GB 1 407 196 offenbart eine Tonhöhensteu
ervorrichtung der eingangs genannten Art, bei welcher das
Schreiben von Daten in einen Speicher mit einer anderen
Geschwindigkeit geschieht als das Auslesen derselben. Um
das gleichzeitige Schreiben und Lesen in ein bzw. aus ei
nem Speicherelement zu vermeiden, wird dort das Schreib
mittel oder das Lesemittel so betrieben, daß es periodisch
eine vorherbestimmte Anzahl von Speicherpositionen über
springt. Somit entstehen nachteiligerweise Diskontinuitä
ten. Zum Aufweichen dieser diskontinuierlichen Übergänge
wird in dieser Druckschrift konkret nur vorgeschlagen,
eine Umblendmethode einzusetzen, was, wie oben beschrie
ben, Tremolotöne erzeugt.
Der Druckschrift JP 3-244288 ist eine Tonhöhensteuervor
richtung zu entnehmen, bei welcher auf einer Zeitbasis um
einen Faktor N zu expandierende oder um einen Faktor 1/N
zu komprimierende Daten zuerst in einen Speicher geschrie
ben werden und dann abschnittsweise in einem zusätzlichen
Aufzeichnungsarbeitsschritt bearbeitet werden, wobei jeder
Abschnitt N-mal hintereinander gelesen bzw. nur jeder N-te
Abschnitt gelesen wird. Zum Glätten von dabei entstehenden
Diskontinuitäten ist gemäß dieser Druckschrift das Einset
zen eines Interpolationsfilters vorgesehen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Tonhöhensteuervor
richtung zu liefern, die die Erzeugung von Tremolotönen
unterdrückt.
Diese Aufgabe wird von einer Tonhöhensteuervorrichtung
gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 3 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen 2
und 4 bis 7 gegeben.
In der Tonhöhensteuervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt
der Erfindung wird eine vorbestimmte Anzahl von kontinu
ierlichen Originalabtastdaten des eingegebenen digitali
sierten Audiosignals auf den Ringpuffer zu der Zeit des
ursprünglichen Abtastens geschrieben, nachdem sie durch
Interpolation in Übereinstimmung mit der Verlängerung oder
Verkürzung der Intervalle auf eine notwendige Anzahl syn
thesiert worden sind. In dem Fall, daß die Datenwerte ver
mehrt worden sind, wird die erhöhte Adresse geschrieben,
und wenn die Datenwerte erniedrigt worden sind, wird die
erniedrigte Adresse geschrieben, so daß die richtige An
zahl von Daten vorliegt. Die Daten werden jeweils an einer
vorbestimmten Lesespeicherposition im Takt des ursprüng
lichen Abtastens ausgelesen.
In der Tonhöhensteuervorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt
der gegenwärtigen Erfindung wird der Zeitunterschied zwi
schen zwei oder mehr Lesedatenwerten unterschiedlich ge
macht, indem die Adressenabstände zwischen zwei oder mehr
Lesespeicherpositionen voneinander unterschiedlich gemacht
werden.
In der Tonhöhensteuervorrichtung gemäß dem dritten Aspekt
der Erfindung werden die Frequenzen zum Tremoloerzeugen
für jedes Umblenden geändert, indem der Koeffizient zu
einem Wert gemacht wird, der sich innerhalb eines Berei
ches von einem vorbestimmten negativen Wert zu einem vor
bestimmten positiven Wert ändert.
In der Tonhöhensteuervorrichtung gemäß dem vierten Aspekt
der Erfindung wird das Tremolotonkomponentenband durch
einen Kammlinienfilter eliminiert.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus den Ansprüchen und der Beschreibung, in der Ausfüh
rungsbeispiele der Erfindung an Hand von Zeichnungen er
läutert werden. Dabei zeigt:
Fig. 1 die räumliche Beziehung zwischen Schreibadresse und
Leseadresse eines Ringpuffers in einer herkömmlichen In
tervallsteuervorrichtung;
Fig. 2 Frequenzcharakteristiken bei Umblendverarbeitung
eines herkömmlichen Intervallsteuervorrichtungstyps;
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform gemäß einem
ersten Aspekt der gegenwärtigen Erfindung;
Fig. 4 ein Flußdiagramm, das den Betrieb einer Adressen
steuerschaltung gemäß der Vorrichtung von Fig. 3 be
schreibt;
Fig. 5 ein Diagramm, das Veränderungen von jedem Koeffi
zienten angibt;
Fig. 6 Frequenzcharakteristiken bei Umblendverarbeitung im
Falle, daß der Koeffizient von -1 nach +1 geändert wird;
Fig. 7 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform gemäß
einem vierten Aspekt der gegenwärtigen Erfindung dar
stellt; und
Fig. 8 Charakteristiken eines Kammlinienfilters der Vor
richtung von Fig. 7.
In dem Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung der
Ausführungsformen der gegenwärtigen Erfindung im Zusammen
hang mit den Abbildung gegeben.
In der Intervallsteuervorrichtung der gegenwärtigen Erfin
dung, die in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein TPF (Tiefpaßfil
ter) 1 mit einer Eingangsklemme EIN verbunden, über welche
digitale Audiosignale empfangen werden. TPF 1 ist aufge
stellt, um ein Überlappen (= "Aliasing") zu verhindern,
und ist ein Filter des sekundären IIR-Typs. Eine Interpo
lationsschaltung 2 fertigt aus "k" Daten (k ist eine posi
tive ganze Zahl und eine Konstante) "k+1" oder "k-1" Daten
gemäß dem Abtasttakt der empfangenen digitalen Audiosigna
le an. Die Interpolationsschaltung 2 hat zwei kontinuier
liche Datenausgänge, und die beiden Ausgänge sind mit ei
nem Ringpuffer 3 verbunden. Von dem Ringpuffer 3 werden
drei Auslesungen von unterschiedlichen Adressen innerhalb
einer Periode, während der der Ringpuffer eine volle Um
drehung macht, durchgeführt. Die Leseadresse des Ringpuf
fers 3 wird durch eine Adressensteuerschaltung 4 regu
liert. Mit den drei Ausleseausgängen sind die Multiplizie
rer 5, 6 und 7 verbunden. Die Multiplizierer 5, 6 und 7
multiplizieren die Lesesignale mit Koeffizienten. Die Ko
effizienten ka, kb und kc der Multiplizierer 5, 6 und 7 wer
den durch eine Umblendkoeffizientensetzschaltung 8 ge
setzt. Mit der Umblendkoeffizientensetzschaltung 8 ist der
Ausgang der Adressensteuerschaltung 4 verbunden, der aus
einem Mikrocomputer besteht. Ein Addierer 9 ist mit dem
Ausgang von jedem der Multiplizierer 5, 6 und 7 verbunden,
so daß die Ausgangssignale der Multiplizierer 5, 6 und 7
aufsummiert werden. Der Ausgang des Addierers 9 ist mit
einer Ausgangsklemme AUS verbunden.
Ein Zähler 12 ist mit dem Ausgang eines Taktgenerators 11
verbunden. Der Taktgenerator 11 erzeugt Taktpulse, die mit
dem Abtasttakt des ursprünglichen, digitalen Audioein
gangssignals synchronisiert sind, und der Zähler 12 zählt
wiederholenderweise Taktpulse, die von dem Taktgenerator
11 von 0 bis k-1 oder k+1 ausgegeben werden. Eine Inter
polationskoeffizientensetzschaltung 13 und eine Interpola
tionstaktdetektionsschaltung 14 sind mit dem Ausgang des
Zählers 12 verbunden. Die Interpolationskoeffizientensetz
schaltung 13 setzt einen Interpolationskoeffizienten g
gemäß dem durch den Zähler 12 gezählten Wert, und der In
terpolationskoeffizient g wird zu der Interpolationsschal
tung 2 geliefert. Die Interpolationstaktdetektionsschal
tung 14 erzeugt ein Interpolationstaktsignal gemäß dem von
dem Zähler 12 gezählten Wert. Das Interpolationstaktsignal
wird zu der Interpolationsschaltung 2 und der Adressen
steuerschaltung 4 geliefert. Die Adressensteuerschaltung 4
kennzeichnet zwei kontinuierliche Schreibadressen, in wel
che zwei Ausgabedaten der Interpolationsschaltung 2 ge
schrieben werden. Eine Tastatur (="keyboard") 15 ist mit
der Adressensteuerschaltung 4 verbunden, und über die Ta
statur 15 kann das Ausmaß der Tonlagenerhöhung (="key-up")
während einer Tonlagenerhöhung oder das Ausmaß der Tonla
generniedrigung (="key-down") während einer Tonlagener
niedrigung eingeben werden. Außerdem ist die Adressensteu
erschaltung 4 mit dem Zähler 12 verbunden und kennzeichnet
den Zählwert.
TPF 1, Interpolationsschaltung 2, Adressensteuerschaltung
4, Multiplizierer 5, 6 und 7, Addierer 9, Umblendkoeffi
zientensetzschaltung 8 und Interpolationstaktdetektions
schaltung 14 kann bzw. können durch einen DSP (Datensetz
prozessor) gebildet werden. Speichergröße (die Anzahl der
Speicherplätze pro voller Umdrehung) des Speicherpuffers
und die Konstante k können auf vorherbestimmte Werte gemäß
des Ausmaßes der Tonlagenerhöhung oder der Tonlagenernied
rigung des Intervalls gesetzt werden.
In der obigen Anordnung interpoliert die Interpolations
schaltung 2 die aus "k" Abtastdaten bestehenden Daten als
eine Einheit. Im Konkreten, Abtastdaten in Mengen von "k"
bis "k-1" werden während der Tonlagenerhöhung bereitge
stellt, und Abtastdaten in Mengen von "k" bis "k+1" wer
den während der Tonlagenerniedrigung bereitgestellt. Eine
genaue Beschreibung dieser Interpolationshandlung wird im
Anschluß gegeben.
Wenn der Abtastdatenwert während der Tonlagenerhöhung als
xp angenommen wird, sind die Abtastdatenwerte xp folgender
maßen gegeben: x₀, x₁, . . . , xk-1, also "k"-Werte insgesamt.
Wenn angenommen wird, daß der als Resultat der Interpola
tion erhaltene Interpolationswert xp′ ist, sind die Inter
polationsdatenwerte xp′ folgendermaßen gegeben: x₁′, . . . ,xk-1′,
also "k-1"-Werte insgesamt, wobei es dort kein x₀′
gibt. Die Berechnung des Interpolationsdatenwertes ge
schieht nach folgender Gleichung:
xp′ = g · xp + (1-g) · xp-1 (1).
In diesem Fall ist der Koeffizient g gegeben durch:
g = (p-1)/(k-1) (2),
wobei diese Werte regelmäßig aufeinander folgend von der
Interpolationskoeffizientensetzschaltung 13 herausgegeben
werden. Beispielsweise, wenn k = 4 und in dem Fall, daß
die Interpolationsdaten x₁′, x₂′ und x₃′ aus 4 kontinuier
lichen Abtastdaten x₀, x₁, x₂ und x₃ hergestellt werden,
sind die Interpolationsdaten so, wie in folgender Tabelle
aufgelistet:
Während der Tonlagenerniedrigung wird eine Interpolation
von den "k" Abtastdaten xp, d. h. x₀, x₁, . . . , x-1, und g
durchgeführt, wobei hier "k+1" Interpolationsdaten xp′ exi
stieren, d. h. x₀′, x₁′, . . . , xk′ . Die Gleichung zum Berech
nen der Interpolationsdaten ist dieselbe wie Gleichung
(1) . In diesem Fall ist der Koeffizient g gegeben durch:
g = 1-p/(k+1) (3),
wobei diese Werte regelmäßig aufeinanderfolgend von der
Interpolationskoeffizientensetzschaltung 13 ausgegeben
werden. Beispielsweise, wenn k = 4 und in dem Fall, daß
die Interpolationsdaten x₀′, x₁′, x₂′, x₃′ und x₄′ aus 4
kontinuierlichen Abtastdaten x₀, x₁, x₂ und x₃ hergestellt
werden, sind die Interpolationsdaten durch folgende Tabel
le gegeben:
Wie auch immer, die Zeit, wenn P = 4, ist identisch mit
der, wenn P = 0. An diesem Zeitpunkt sind die Resultate
beider Rechnungen vorhanden.
Als nächstes wird die Funktionsweise der Adressensteuer
schaltung 4 beschrieben, wobei sich auf das Flußdiagramm
von Fig. 4 bezogen wird. Wenn entweder das Ausmaß der Ton
lagenerhöhung oder das Ausmaß der Tonlagenerniedrigung
durch die Tastatur 15 vorgegeben ist, setzt die Adressen
steuerschaltung 4 die Speichergröße m des Ringpuffers 3,
liest die Adressen Ra, Rb und Rc und die Werte "k+1" oder
"k-1" (Stufe S1). Die Adresse soll zwischen 0 und m - 1
liegen und steigt gegen den Uhrzeigersinn in Fig. 3 an.
Die Rotationsrichtung der Daten ist im Uhrzeigersinn, wie
durch den Pfeil gekennzeichnet. Die Rotation der Daten
bedeutet Datentransfer. Da die Speichergröße m des Ring
puffers 3, die Leseadressen Ra, Rb und Rc und die Zählwerte
"k+1" oder "k-1" im voraus in das ROM (nicht gezeigt) in
der Adressensteuerschaltung 4 in Übereinstimmung mit dem
Ausmaß der Tonlagenerhöhung und dem Ausmaß der Tonlagen
erniedrigung aufgezeichnet werden, werden sie aus dem ROM
gemäß dem vorgegebenen Tonlagenerhöhungs- oder Tonlagen
erniedrigungsausmaß gelesen.
Der Unterschied zwischen benachbarten Leseadressen mit der
Speichergröße m des Ringpuffers 3 und den Leseadressen Ra,
Rb und Rc ist durch folgende Gleichung gegeben
(m - 1 Ra < Rb < Rc 0):
|Ra - Rb| + |Rb - Rc| + | m + (Rc - Ra)| = m (4),
wobei
|Ra - Rb| ≠ |Rb - Rc|,
|Rb - Rc| ≠ |m + (Rc - Ra)|,
|m + (Rc - Ra)| ≠ |Ra - Rb|.
Rb und Rc sind so gesetzt, daß diese Unterschiede elementar
zueinander sind.
Als Resultat werden die Frequenzen zum Tremoloerzeugen
zwischen zwei Phasen unterschiedlich voneinander, was das
Tremologefühl reduzieren wird.
Die Adressensteuerschaltung 4, die mit dem Interpolations
taktsignal synchronisiert ist, kennzeichnet kontinuierlich
Adressen Wn, Wn-1 des Ringpuffers 3 als Schreibadressen
(Stufe S2). Wenn direkt nachdem das Tonlagenerhöhungsaus
maß oder das Tonlagenerniedrigungsausmaß vorgegeben worden
ist, die Stufe S2 ausgeführt wird, wird der erste Wert auf
die Adressen Wn, Wn-1 gesetzt, wie angegeben. Als nächstes
wird überprüft, ob p des Datenwertes xp d. h. Zählwert
des Zählers 12, 0 ist oder nicht (Stufe S3). Wenn p = 0,
wird überprüft, ob es sich um eine Tonlagenerniedrigungs
operation oder um eine Tonlagenerhöhungsoperation handelt
(Stufe S4). Handelt es sich um eine Tonlagenerhöhungsope
ration, so wird 1 von der Variablen n abgezogen (Stufe
S5). Wenn es sich aber um eine Tonlagenerniedrigungsopera
tion handelt, wird 1 zu der Variablen n dazu addiert (Stu
fe S6).
Wenn p = 0 in Stufe S3, werden die gegenwärtigen Interpo
lationsdaten xp′ zur Speicherposition der Adresse Wn ge
schrieben, und die vorherigen Interpolationsdaten xp-1, wer
den zu der Speicherposition der Adresse Wn-1 geschrieben
(Stufe S7). Nachdem Stufe S5 ausgeführt worden ist, werden
die vorherigen Interpolationsdaten xp-1, zur Speicherposi
tion der Adresse Wn geschrieben und die Interpolationsdaten
der vorherigen Daten xp-2 werden zur Speicherposition der
Adressen Wn-1 geschrieben (Stufe S8). Nachdem Stufe S6 aus
geführt worden ist, x₀ = x₀, d. h. der Eingabedatenwert
der Interpolationsschaltung 2 wird als xp zur Speicherposi
tion der Adresse Wn und der Interpolationsdatenwert xk′
wird zur Speicherposition der Adresse Wn-1 geschrieben
(Stufe S9).
Daher wird der gegenwärtige Interpolationsdatenwert zur
Speicherposition der Adresse Wn des Ringpuffers 3 während
der Tonlagenerhöhung und, wenn p = 0, während der Tonla
generniedrigung geschrieben, und der vorherige Interpola
tionsdatenwert wird zur Speicherposition der Adresse Wn-1
geschrieben. Zum Beispiel wird irgendeiner der obigen In
terpolationsdatenwerte x₁′, x₂′ oder x₃′ zur Speicherposi
tion der Adresse Wn geschrieben, und die gleichen Daten,
wie die vorherigen Daten, werden wieder zur Speicherposi
tion der Adresse Wn-1 geschrieben, d. h. zur Speicherposi
tion, die zuvor an der Adresse Wn war. Während der Tonla
generhöhung und wenn p = 0 wird durch Stufe S5 zur vorhe
rigen Schreibadresse zurückgekehrt. Die letzten beiden
Schreibinterpolationsdaten werden wieder auf die gleiche
Speicherposition wie die vorherigen Daten geschrieben, und
die Operation wird wiederholt. Dies wird deswegen gemacht,
damit die Daten zusammengepackt werden, um der Anwesenheit
von Leerstellen vorzubeugen, und außerdem gibt es während
der Tonlagenerhöhung und p = 0 keinen Interpolationsdaten
wert x₀′. Während der Tonlagenerniedrigung und p = 0 wird
die Schreibadresse in Stufe S6 um eins erhöht, und die
neuen Daten werden zu beiden Adressen Wn und Wn-1 geschrie
ben. Da Interpolationsdatenwerte während der Tonlagener
niedrigung um einen Wert angehoben werden, werden die In
terpolationsdaten x₄′ zur Speicherposition der Adresse Wn-1
nur geschrieben, wenn p = 0, und die Interpolationsdaten
x₀′ (= x₀) der nächsten Datengruppe werden zur Speicherpo
sition der Adresse Wn geschrieben. Obwohl ein doppeltes
Schreiben in der gegenwärtigen Ausführungsform durchge
führt wird, ist das doppelte Schreiben als solches eigent
lich nutzlos, und es gibt eine Kontrollmethode, durch wel
che das doppelte Schreiben erkannt und das Schreiben nicht
durchgeführt wird.
Die Adressensteuerschaltung 4 liest die Daten in der Spei
cherposition der Leseadressen Ra, Rb beziehungsweise Rc aus
(Stufe S10). Die so gelesenen Daten werden den Multipli
zierern 5, 6 und 7 zugeführt. Nachdem die Stufe S10 ausge
führt worden ist, werden "m" in dem Speicher des Ringpuf
fers 3 gespeicherte Daten zu Speicherpositionen transfe
riert, die um eine Stufe pro Adresse kleiner sind (Stufe
S11).
In diesem Fall werden die Daten an der Speicherposition
mit der Adresse 0 zur Speicherposition mit der Adresse m - 1
transferiert. Dann wird überprüft, ob das Interpola
tionstaktsignal geliefert worden ist oder nicht (Stufe
S12). Wenn das Interpolationstaktsignal geliefert worden
ist, kehrt die Prozedur zur Stufe S3 zurück.
Wenn n = -1 und wenn 1 von der Variable n in Stufe S5 ab
gezogen wird, wird die Variable n auf n - 1 gesetzt. Wenn
n = 0 und wenn 1 von der Variable n abgezogen wird, wird
n - 1 auf m - 1 gesetzt. Wenn n = 0 in Stufe S9, wird
"n - 1" in Wn-1 wiedergelesen als "m - 1".
In der oben beschriebenen Handlungsweise der Addressen
steuerschaltung 4 wird die Prozedur, von Stufe S1 star
tend, ausgeführt, wenn das Tonlagenerhöhungsausmaß oder
Tonlagenerniedrigungsausmaß über die Tastatur 15 eingege
ben oder geändert wird.
Durch Interpolation der Daten vor dem Schreiben ist es
möglich, gleichzeitig den Schreibtakt und den Lesetakt
herzustellen, d. h. eine Taktfrequenz reicht aus.
Als nächstes wird die Umblendkoeffizientensetzschaltung 8
beschrieben, die die Koeffizienten kai kb und kc basierend
auf den Unterschieden Ra - Wn, Rb - Wn und Rc - Wn zwischen
den Leseadressen Ra, Rb und Rc und der Schreibadresse Wn
setzt. Ist dieser Unterschied 0, dann ka = 0. Mit dem An
stieg des Unterschiedes nimmt ka ab. Wenn der Unterschied m
ist, dann ka = 0, und wenn der Unterschied 3m/2 ist, er
reicht ka den minimalen Wert -1 (maximaler negativer Wert).
Danach steigt ka wieder an und kehrt zum ursprünglichen
Wert 0 zurück, wenn der Unterschied 2m ist. Das tritt auf,
wenn die Schreibadresse die Leseadresse passiert, der Ko
effizient 0 ist, und wenn die Schreibadresse und die Le
seadresse am weitesten voneinander entfernt sind, der Ko
effizient +1 oder -1 ist. Daher bildet die Änderung des
Koeffizienten ka eine Wellenform, die einen Umlauf mit
zwei Kreuzungspunkten der Schreibadresse mit der Lese
adresse aufweist ist. Dasselbe gilt auch für kb und kc,
aber die Wellenformen weichen voneinander ab, da die Zeit
punkte des Kreuzens der Schreibadressen in einem anderen
Takt auftreten. In Fig. 5 ist solch ein Beispiel gezeigt,
wo die Beziehung zwischen den Koeffizienten kam kb und kc
in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt ist, wenn die
Veränderungscharakteristik linear ist. In der Umblendkoef
fizientensetzschaltung 8 können die Koeffizienten ka, kb
und kc aus den Leseadressen Ra, Rb und Rc sowie der Schreib
adresse Wn und der Speichergröße m durch Synchronisation
mit dem Interpolationstaktsignal und Benutzen einer zuvor
bestimmten funktionellen Gleichung berechnet werden. Oder,
die Werte der Koeffizienten, die aus den Leseadressen Ra,
Rb und Rch der Schreibadresse Wn und der Adressengröße m
bestimmt werden, können im voraus in einem Speicher, wie
einen ROM, gespeichert werden, und die Koeffizienten ka, kb
und kc können durch Lesen der entsprechenden Koeffizienten
der Werte Ra, Rb und Rch, Wn und m bestimmt werden. Die Ände
rungscharakteristiken der Koeffizienten ka, kb und kc kön
nen anstatt von gerade, wie in Fig. 5 gezeigt, gekrümmt
sein.
Die so gesetzten Koeffizienten ka, kb und kc werden an die
Multiplizierern 5, 6 und 7 als Digitalsignale geliefert.
Der Multiplizierer 5 multipliziert den von der Leseadresse
Ra ausgelesenen Datenwert mit dem Koeffizienten ka; der
Multiplizierer 6 multipliziert den von der Datenadresse Rb
ausgelesenen Datenwert mit dem Koeffizienten kb, und der
Multiplizierer 7 multipliziert den von der Leseadresse Rc
ausgelesenen Datenwert mit dem Koeffizienten kc. Die Aus
gangssignale der Multiplizierer 5, 6 und 7 werden zu dem
Addierer 9 geliefert und dort aufsummiert. Von dem Addie
rer 9 werden die intervallkontrollierten Digitalsignale
herausgegeben.
Durch Änderung der Koeffizienten ka, kb und kc innerhalb
eines Bereiches von -1 nach +1 wird Umblenden in gleicher
Phase (="in phase") und Umblenden in entgegengesetzter
Phase abwechselnd zwischen zwei Phasen erzeugt. Die Kamm
charakteristik, die durch die durchgezogene Linie in Fig.
6 gegeben ist, wird in dem Fall der gleichen Phase er
zeugt, und die gestrichelte Linie in Fig. 6 symbolisiert
alternativ dazu die Kammcharakteristik im Falle der ent
gegengesetzten Phasen. Die tremoloerzeugende Frequenz wird
durch Pegeländerungen, wie durch Pfeile in Fig. 6 gekenn
zeichnet, dispergiert. Der mittlere Pegel in diesem Be
reich bewegt sich hoch, und das Gefühl des Tremolos wird
reduziert. Im Falle der oben beschriebenen Ausführungsform
wird ein 3-Phasen-Umblenden durchgeführt, und die tremolo
erzeugende Frequenzen werden weiter auseinander disper
giert.
In der obigen Ausführungsform bereitet die Interpolations
schaltung 2 "k + 1" oder "k - 1" Daten vor, wobei die Daten
in irgendeiner anderen Größe durch Setzen der Schreibposi
tion an zwei oder mehr Positionen erzeugt werden können.
Oder, die Schreibposition auf dem Ringpuffer kann zwei
oder vier Positionen anstelle von drei sein.
Fig. 7 zeigt einen Teil einer Tonhöhensteuervorrichtung
gemäß einer Ausführungsform des vierten Aspekts der gegen
wärtigen Erfindung. In dieser Vorrichtung ist ein Kammli
nienfilter 16 am Ausgang des Addierers 9 eingefügt, und
der Ausgang des Kammlinienfilters 16 ist mit der Ausgangs
klemme AUS verbunden. Das Kammlinienfilter 16 umfaßt ein
Verzögerungselement 17 zum Verzögern des Ausgangssignals
des Addierers 9, und einen Addierer 18 zum Aufaddieren der
Ausgangssignale des Addierers 9 und des Verzögerungsele
ment 17. Die restliche Anordnung ist die gleiche wie in
der Vorrichtung von Fig. 3. Das Kammlinienfilter kann
durch ein DSP gebildet werden.
In solch einer Anordnung wird das Ausgangssignal des Ad
dierers 9 durch das Verzögerungselement 17 des Kammlinien
filters 16 verzögert, und das Verzögerungssignal sowie das
Ausgangssignal des Addierers 9 werden durch den Addierer
18 aufaddiert. Zum Beispiel wird das Verzögerungssignal,
wenn die Verzögerungszeit des Verzögerungselements 17 0.1
Sek. ist, um 0.1 Sek. in bezug auf das Ausgangssignal des
Addierers 9, d. h. in bezug auf das ursprüngliche Signal,
verzögert. Daher ist das Signal nach der Addition verdop
pelt, wenn das ursprüngliche Signal ein DC Signal ist. Bei
10 Hz überlagert sich Wellenberg mit Wellenberg und Wel
lental mit Wellental der Signale, so daß der Signalpegel
verdoppelt wird. Bei Frequenzen wie 20 Hz, d. h. Vielfa
chen von 10 Hz, wird der Signalpegel ebenfalls verdoppelt.
Jedoch bei Zwischenfrequenzen wie 5 Hz, 15 Hz etc. heben
sich zwei Signale gegenseitig auf, und der Signalpegel
wird zu 0. In Fig. 8 wird z. B. das Resultat, d. h. die
Frequenzcharakteristiken solch eines Kammlinienfilters 16,
gezeigt. Die tremoloerzeugende Frequenz des Umblendvor
gangs wird bei einem Vielfachen der Grundfrequenzcharak
teristiken des Kammlinienfilters erzeugt, so daß Maxima
(Minima) der tremoloerzeugenden Frequenz an den Stellen
vorhanden sind, an welchen das Kammlinienfilter minimale
(maximale) Transmission aufweist. Dementsprechend ist es
möglich die Erzeugung von Tremolotönen in einem intervall
kontrollierten, wiedergegebenen Ton herabzusetzen.
In der Vorrichtung gemäß Fig. 3 werden die Lesepositionen
auf 3 Positionen (3 Phasen) mit unterschiedlichen Adres
senabständen gesetzt, und es gibt tremoloerzeugende Grund
frequenzen für jede Kombination, von welchen es viele
gibt. Daher können die Frequenzcharakteristiken des Kamm
linienfilters entsprechend einer dieser Frequenzen gesetzt
werden, oder Frequenzcharakteristiken können angemessen
geändert werden, oder eine Vielzahl von Kammlinienfiltern
mit verschiedenen Frequenzcharakteristiken können einge
baut werden. Wie auch immer, es ist überflüssig zu sagen,
daß eine Frequenz ausreicht, wenn der Adressenabstand
gleich ist.
Außerdem ändert sich in einer Vorrichtung gemäß Fig. 3 die
tremoloerzeugende Frequenz bei jeder Umblendverarbeitung,
wie in Fig. 6 gezeigt. Daher kann die Frequenzcharakteri
stik des Kammlinienfilters 16 durch Veränderung der Ver
zögerungszeit des Verzögerungselements 17 geändert werden,
oder sie kann auf eine Frequenz davon gesetzt werden. Wie
auch immer, wenn die Koeffizienten ka, kb und kc nicht ei
nen negativen Wert annehmen und sich zwischen 0 und +1
ändern, ist es nicht nötig, die Frequenzcharakteristiken
des Kammlinienfilters 16 zu ändern. Oder das entsprechende
Kammlinienfilter kann für zwei oder mehr tremoloerzeugende
Grundfrequenzen eingefügt werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform werden die digi
talisierten Audiosignaleingangsdaten durch eine vorbe
stimmte Abtastzahl während der Tonlagenerhöhung herabge
setzt, und die Daten werden während der Tonlagenerniedri
gung heraufgesetzt, so daß der Schreibtakt und der Lese
takt zusammen während der Interpolation durchgeführt wer
den können. Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und
sie kann auch bei Vorrichtungen verwendet werden, in wel
chen die Daten in der Reihenfolge der Adressen des Rings
puffers bei jeder Abtastperiode beim Schreiben geschrieben
werden und mit einer Geschwindigkeit ausgelesen werden
können, die beim Lesen unterschiedlich von der beim
Schreiben sein kann, oder die Daten können teilweise dop
pelt gelesen werden, oder die zu lesenden Daten werden
teilweise übersprungen, d. h. das Lesen wird vom anschlie
ßenden Datenwert ab durchgeführt.
Außerdem wurde die Beschreibung der obigen Ausführungsfor
men nur für den Fall gegeben, bei welchem der Inhalt des
Speichers wirklich wie in einem Ringpuffer transferiert
wird, aber der gleiche Effekt des Transfers kann auch
durch Wiedereinlesen der Adressenwerte durch Berechnung
erhalten werden.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß dem ersten Aspekt der
gegenwärtigen Erfindung möglich, Schreiben und Lesen ba
sierend auf einer Regulation durch einen einzigen Takt,
ohne Übermaß oder Mangel an Daten, durchzuführen, da die
Daten vor dem Schreiben in den Speicher interpoliert wer
den, und eine Vielzahl von Schreibspeicherpositionen steht
zur Verfügung, damit während des Kontrollierens der Adres
sen geschrieben werden kann.
Es ist gemäß dem zweiten Aspekt der gegenwärtigen Erfin
dung möglich, die Tremolotonerzeugungsfrequenz von einer
bestimmten Frequenz weg zu dispergieren, indem der Zeit
unterschied zwischen zwei oder mehr Lesedaten durch Ver
ändern des Adressenabstandes zwischen zwei oder mehr Lese
adressenpositionen unterschiedlich wird. Dies reduziert
Pegelunterschiede des Tremolos aufgrund der Frequenz und
vermindert die Erzeugung von Tremolo.
Außerdem werden Koeffizienten gemäß dem dritten Aspekt der
gegenwärtigen Erfindung innerhalb eines Bereiches von ei
nem vorgegebenen negativen Wert zu einem vorgegebenen po
sitiven Wert gemäß dem Adressenabstand von einer Schreib
speicherposition für jeden von zwei oder mehr Speicherpo
sitionen gesetzt, und die Lesedaten für zwei oder mehr
Lesespeicherpositionen werden mit den entsprechenden Koef
fizienten multipliziert, und die resultierenden Daten wer
den aufsummiert und als Ausgabedaten benutzt. Daher ändert
sich die Tremoloerzeugungsfrequenz, und die Tremoloerzeu
gungsperiode wird bei jeder Frequenz länger als in konven
tionellen Vorrichtungen, und beim Hören wird das Tremolo
gefühl reduziert.
Gemäß einem vierten Aspekt der gegenwärtigen Erfindung
wird ein Kammlinienfilter eingefügt, und die Tremolotonsi
gnalkomponente kann eliminiert werden, wenn die Frequenz,
die ihr Minimum an der Stelle der Frequenzcharakteristik
des Kammlinienfilters hat, mit der Tremoloerzeugungsfre
quenz auf Grund der Umblendverarbeitung zusammenfällt.
Daher ist es möglich, die Erzeugung von Tremolo in dem
intervallkontrollierten, wiedergegebenen Klang zu verhin
dern.
Claims (8)
1. Tonhöhensteuervorrichtung, umfassend:
- - ein Eingabemittel zum Empfangen von digitalen Audiosi gnalen, die bei vorherbestimmten Abtastintervallen ab getastete Audiodaten enthalten;
- - einen Ringpuffer (3) mit einer vorherbestimmten Spei chergröße, der mit dem Eingabemittel zum Speichern von digitalen Audiodaten verbunden ist; und
- - ein Schreib- und Lesemittel zum Schreiben von digitalen Audiodaten in den Ringpuffer (3) und zum Lesen von di gitalen Audiodaten aus dem Ringpuffer (3);
- - wobei beim Tonhöhenhinaufsetzen die Anzahl der aus gelesenen digitalen Audiosignale im Vergleich zu den eingelesenen digitalen Audiosignalen erniedrigt ist und beim Tonhöhenherabsetzen die Anzahl der ausgele senen digitalen Audiosignale im Vergleich zu den eingelesenen digitalen Audiosignalen erhöht ist,
gekennzeichnet durch
- - ein Interpolationsmittel (2) und ein Adressenkennzeich nungsmittel (4) zum kontinuierlichen Steuern der Anzahl der digitalen Audiodaten in jedem vorherbestimmten Ab tastintervall vor dem Schreiben,
- - wobei das Eingabemittel mit dem Ringpuffer (3) über das Interpolationsmittel (2) verbunden ist, so daß kein Überfluß bzw. kein Mangel an Schreib speicherplatz vorhanden ist.
2. Tonhöhensteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- - das Interpolationsmittel (2) mit dem Eingabemittel zum Abtasten von bestimmten Mengen an Daten eines digitalen Audiosignals während der vorherbestimmten Abtastinter valle verbunden ist, wobei eine bestimmte Menge k abge tastete Daten umfaßt, k eine Konstante ist, das Inter polationsmittel (2) die Anzahl der abgetasteten Daten für jede bestimmte Menge von k auf k-j erniedrigt, wenn die Tonhöhe des Audiosignals angehoben werden soll, das Interpolationsmittel die Anzahl der abgetasteten Daten für jede bestimmte Menge von k auf k+j erhöht, wenn die Tonhöhe erniedrigt werden soll, und das Interpolations mittel (2) ein Ausgangssignal von kontinuierlich inter polierten Daten an den Ringpuffer (3) liefert;
- - der Ringpuffer (3) die kontinuierlich abgetasteten Da ten von dem Interpolationsmittel (2) speichert;
- - das Schreib- und Lesemittel zumindest einen Wert der bestimmten Menge an kontinuierlich interpolierten Daten an eine Schreibspeicherposition mit einer der gekenn zeichneten Schreibadressen in den Ringpuffer (3) in ausgewählten Zeitabfolgen bezüglich der Abtastinterval le schreibt und an einer Lesespeicherposition mit zu mindest einer der gekennzeichneten Leseadressen aus den Ringpuffer (3) in ausgewählten Zeitabfolgen bezüglich der Abtastintervalle ausliest; und
- - das Adressenkennzeichnungsmittel (4) die Schreibadresse und Leseadresse für jede der ausgewählten Zeitabfolgen bezüglich der Abtastintervalle so festlegt, daß beim Tonlagenhinaufsetzen keine Leerstellen und beim Tonla genherabsetzen genügend Stellen vorhanden sind.
3. Tonhöhensteuervorrichtung, umfassend:
- - ein Eingabemittel zum Empfangen von digitalen Audiosi gnalen, die bei vorherbestimmten Abtastintervallen ab getastete Audiodaten enthalten;
- - einen Ringpuffer (3) mit einer vorherbestimmten Spei chergröße, der mit dem Eingabemittel zum Speichern von digitalen Audiodaten verbunden ist; und
- - ein Schreib- und Lesemittel zum Schreiben von digitalen Audiodaten in den Ringpuffer (3) und zum Lesen von di gitalen Audiodaten aus dem Ringpuffer (3);
- - wobei beim Tonhöhenhinaufsetzen die Anzahl der aus gelesenen digitalen Audiosignale im Vergleich zu den eingelesenen digitalen Audiosignalen erniedrigt ist und beim Tonhöhenherabsetzen die Anzahl der ausgele senen digitalen Audiosignale im Vergleich zu den eingelesenen digitalen Audiosignalen erhöht ist, gekennzeichnet durch
- - ein Koeffizientensetzmittel (8) und ein Rechenmittel (5, 6, 7, 9) zum kontinuierlichen Steuern der Zeitun terschiede zwischen zwei oder mehr digitalen Audiosi gnaldaten durch Verändern des Adressenabstandes zwi schen zwei oder mehr Lesespeicherpositionen, so daß kein Überfluß oder kein Mangel an Schreibspeicherplatz vorhanden ist.
4. Tonhöhensteuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- - das Koeffizientensetzmittel (8) Koeffizienten in Über einstimmung mit einem Abstand zwischen einer gegenwär tigen Leseadresse und einer gegenwärtigen Schreibadres se für jede der Vielzahl der Lesespeicherpositionen des Ringpuffers (3) setzt;
- - das Rechenmittel (5, 6, 7, 9) die Lesedaten für jede der Vielzahl der Lesespeicherpositionen mit den ent sprechenden Koeffizienten multipliziert, die resultie renden Daten aufsummiert und als einen Datenwert aus gibt, wodurch der Adressenabstand zwischen einer Viel zahl von Lesespeicherpositionen unterschiedlich von den Schreibspeicherpositionen machbar ist; und
- - das Schreib- und Lesemittel die digitalisierten Audio signaldaten in den Ringpuffer (3) schreibt, wo sie ge speichert werden, und die gespeicherten Daten aus einer Vielzahl von Lesespeicherpositionen aus dem Ringpuffer (3) in Intervallen ausliest, die sich von den Interval len unterscheiden, die den vorherbestimmten Abtastin tervallen entsprechen, wobei das Auslesen der Daten der Reihe nach stattfindet.
5. Tonhöhensteuervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, da
durch gekennzeichnet, daß
das Koeffizientensetzmittel (8) jeden der Koeffizienten so
setzt, daß er innerhalb eines Bereiches von einem vorgege
benen negativen Wert zu einem vorgegebenen positiven Wert
variiert.
6. Tonhöhensteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Kammfilter (16), der auf einer Verzögerungszeit ba
siert, die gleich groß wie die zum Auslesen eines Daten
wertes aus einer Vielzahl von Lesespeicherpositionen benö
tigte Zeit ist, in einem Signaldurchgang für das Ausgangs
signal der Aufsummiereinheit (9) des Rechenmittels ange
ordnet ist.
7. Tonhöhensteuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß
der Kammfilter (16) ein Verzögerungsmittel (17) zum Ver
zögern des Ausgangssignals der Aufsummiereinheit und ein
Addiermittel (18) zum Addieren des verzögerten Ausgangs
signals der Aufsummiereinheit zu dem Ausgangssignal der
Aufsummiereinheit umfaßt.
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