Изобретение относится к генератору тонального сигнала, имеющего различные специальные звуковые эффекты, такие как модуляция и изменение высоты тона, наряду с музыкальными тонами и нормальными звуковыми эффектами.
Используемые на практике телевизионные игровые устройства имеют генератор тонального сигнала. В этом устройстве данные, относящиеся к тональным сигналам, записанные в игровом картридже в постоянном запоминающем устройстве или на компакт-диске, поступают во внутреннюю оперативную память игровой приставки, откуда эти данные считываются по ходу игровой программы для генерирования музыкальных тонов с нормальными звуковыми эффектами и музыкальных тонов в качестве фонового музыкального оформления.
Вышеупомянутые музыкальные тоны для телевизионного игрового устройствам включают различные специальные звуковые эффекты, такие, как модуляция. Для обеспечения наибольшей эффективности звукового сопровождения, в генераторе тональных сигналов необходимо использовать специальные коэффициенты. Эти коэффициенты используются для определения уровня звуковых эффектов и для изменения с помощью этого уровня звука.
Известные до настоящего времени генераторы тонального сигнала были снабжены генераторами низкой частоты (ГНЧ) и схемами генерирования модулирующего сигнала, используемыми только для формирования коэффициентов.
Обычно для создания звуковых эффектов используется цифровой процессор сигнала (ЦПС). В цифровом процессоре сигнала данные сигнала необходимо подготовить таким образом, чтобы они представляли собой параметры фильтрации и модуляции. Например, в случае модуляции, требуются данные по модуляции сигнала. Поэтому, существовавшие до настоящего времени генераторы тонального сигнала снабжались схемами, которые имели много функций для создания различных сигнальных данных.
Кроме того, можно заранее создавать множество групп таких коэффициентов для фильтрации и осуществлять динамическое изменение существующей группы для того, чтобы обеспечить в генераторе тонального сигнала создание различных звуковых эффектов. Поэтому, существовавшие ранее генераторы тональных сигналов снабжались устройствами фильтрации, которые использовали микросхему ЦПС, схема которого представлена фиг. 18.
Согласно фиг. 18, множество коэффициентов фильтрации (от а до d) поступают из регистра R коэффициентов фильтрации ЦПС 71, где набор этих коэффициентов используется для фильтрации входного сигнала Si фильтра за один тактовый период. В процессе работы центральное процессорное устройство (ЦПУ) изменяет коэффициенты, содержащиеся в регистре R коэффициентов, динамически изменяя коэффициенты фильтрации. В этом случае, запись коэффициентов из ЦПУ 70 в регистр R производится последовательно за несколько тактовых периодов времени синхронно с тактовым генератором ЦПУ 70. Поэтому для замены имеющегося в данный момент набора коэффициентов в регистре R на новый набор коэффициентов, требуется определенное время.
Существовавшие до настоящего времени генераторы тонального сигнала, однако, имели недостатки, состоящие в том, что им требовались отдельные электронные схемы, такие как ГНЧ и схемы генерирования модуляционных сигналов, что усложняло производство всей схемы, увеличивало размеры и стоимость. Тем не менее, с помощью таких устройств было трудно получить сложные звуковые эффекты. Поэтому каждая игровая программа имела определенные ограничения на звуковые эффекты.
Известные генераторы тональных сигналов со схемами формирования различных сигнальных данных имели и другой недостаток, состоящий в усложнении и увеличении размеров схемы и снижении ее экономичности.
Кроме того в фильтрах известных генераторов тонального сигнала перезапись коэффициентов вызывала сложности в процессе фильтрации. Например, если группа коэффициентов а - d изменялась на группу коэффициентов e - h в регистре R коэффициентов, то коэффициенты этих двух групп смешивались в процессе замены до момента, пока не заканчивалась полная смена коэффициентов. Это состояние со смешанными коэффициентами приводило к осложнениям в процессе фильтрации посредством ЦПС, в результате чего в выходном сигнале SО фильтра возникали посторонние шумы и паразитная генерация в ЦПС.
Задачей настоящего изобретения является создание генератора тонального сигнала с минимальным количеством схем для генерирования музыкального тона со звуковыми эффектами.
Также задачей настоящего изобретения является создание генератора тонального сигнала, который способен легко изменять уровень и вид звукового эффекта.
Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание генератора тонального сигнала, который способен генерировать различные виды данных сигнала для фильтрации и модуляции, а также изменять коэффициенты фильтрации во временных последовательностях.
Указанный результат обеспечивается тем, что в генераторе тонального сигнала, содержащем средство генерирования данных сигнала, предназначенное для генерирования данных тонального сигнала, и средство придания звуковых эффектов, предназначенное для придания звуковых эффектов данным тонального сигнала, генерируемым средством для генерирования данных сигнала, на основе данных сигнала модуляции, в соответствии с изобретением средство генерирования данных сигнала выполнено с возможностью селективного генерирования данных тонального сигнала из данных речевого колебания или данных колебания модуляции и селективного генерирования данных сигнала модуляции из данных речевого колебания или данных колебания модуляции, а средство придания звуковых эффектов - с возможностью использования в качестве данных сигнала модуляции данных, генерируемых средством для генерирования данных сигнала или получаемых при выборе одних из множества имеющихся в средствах памяти, и придания звуковых эффектов данным тонального сигнала, получаемым при выборе одних из множества имеющихся в средствах памяти.
При этом генератор тонального сигнала может дополнительно содержать средство передачи данных сигнала, предназначенное для передачи данных речевого колебания в качестве данных тонального сигнала на средство генерирования данных сигнала при необходимости генерирования данных сигнала, причем указанное средство генерирования данных сигнала предпочтительно выполнено с возможностью генерирования множества данных тонального сигнала, а указанное средство передачи данных сигнала - с возможностью подачи одних из данных тонального сигнала на средство генерирования данных сигнала.
Кроме того, указанное средство генерирования данных сигнала предпочтительно содержит средство памяти, предназначенное для хранения данных импульсно-кодовой модуляции в виде множества данных тонального сигнала и данных сигнала модуляции, и средство для считывания данных импульсно-кодовой модуляции.
При этом генератор тонального сигнала может дополнительно содержать кольцевой буфер, предназначенный для хранения выходных данных от указанного средства придания звуковых эффектов, причем средство придания звуковых эффектов предпочтительно выполнено с возможностью придания звуковых эффектов данным тонального сигнала на основе данных, хранящихся в кольцевом буфере.
Кроме того, средство генерирования данных сигнала предпочтительно включает в себя средство генерирования низкочастотного сигнала, предназначенное для генерирования данных низкочастотного сигнала, и средство генерирования огибающей, предназначенное для генерирования данных сигнала огибающей, при этом упомянутые данные сигнала модуляции содержат данные низкочастотного сигнала или данные сигнала огибающей, или указанные данные тонального сигнала модулированы указанным низкочастотным сигналом или данными сигнала огибающей.
Генератор тонального сигнала может также содержать средство установки, предназначенное для установки данных тонального сигнала, генерируемых средством для генерирования данных сигнала, на фиксированные данные, или для вывода данных тонального сигнала в неизменном виде, средство модуляции огибающей, предназначенное для генерирования данных сигнала с наложенной огибающей путем модуляции выходных данных средства установки данными огибающей или данными низкочастотного сигнала, причем данные сигнала с наложенной огибающей выдаются на средство придания звуковых эффектов в виде упомянутых данных тонального сигнала или данных сигнала модуляции.
При этом средство генерирования данных сигнала предпочтительно выполнено с возможностью генерирования данных тонального сигнала или данных сигнала модуляции, состоящих из бита знаковых данных и битов амплитудных данных и включает в себя битовый инвертор, предназначенный для инвертирования знакового бита и/или битов амплитудных данных упомянутых данных сигнала, и дополнительно включает в себя средство памяти данных колебаний для хранения данных колебаний в качестве данных сигнала, причем данные колебаний представляют собой данные синусоидального колебания или данные пилообразного колебания.
Указанный выше технический результат достигается также тем, что в генератор тонального сигнала, содержащий средство генерирования данных сигнала, предназначенное для генерирования данных тонального сигнала, и средство придания звуковых эффектов, предназначенное для придания звуковых эффектов данным тонального сигнала, генерируемым средством генерирования данных сигнала, в соответствии с изобретением введены средство таблиц коэффициентов, предназначенное для хранения множества данных коэффициентов, и средство определения адресов, предназначенное для определения адресов коэффициентов в средстве таблиц коэффициентов, а средство придания звуковых эффектов выполнено с возможностью придания звуковых эффектов данным тонального сигнала, генерируемым средством генерирования данных сигнала, на основе множества данных коэффициентов, запомненных соответственно множеству адресов коэффициентов, определяемых средством определения адресов.
При этом указанное средство таблиц коэффициентов предпочтительно содержит множество таблиц, в каждой из которых хранится множество данных коэффициентов, а указанное средство определения адресов коэффициентов содержит регистр относительных адресов, выполненный с возможностью хранения относительного адреса каждой таблицы и обеспечения выдачи множества данных коэффициентов на средство придания звуковых эффектов в один и тот же момент времени.
Кроме того, генератор тонального сигнала может дополнительно содержать средство перезаписи относительных адресов, предназначенное для последующей перезаписи относительных адресов в регистре относительных адресов.
Изобретение поясняется чертежами, на которых показано следующее:
фиг. 1 - блок-схема телевизионной игровой приставки, к которой подключается генератор тонального сигнала, выполненный в соответствии с изобретением;
фиг. 2 - блок-схема генератора тонального сигнала;
фиг. 3 - блок-схема импульсного кодового модулятора для генератора тонального сигнала на фиг. 2;
фиг. 4 - блок-схема ЦПС для генератора тонального сигнала на фиг. 2;
фиг. 5 - внутренняя конфигурация быстродействующей оперативной памяти (БОП), подключенной к генератору тонального сигнала на фиг. 2;
фиг. 6 - пример выполнения инвертора в схеме импульсно-кодового модулятора, входящей в генератор тонального сигнала на фиг. 2;
фиг. 7A-7D - примеры модулирующего колебания, хранящегося в быстродействующей оперативной памяти;
фиг. 8 - пример огибающей, формируемой схемой импульсно-кодового модулятора;
фиг. 9A, 9B - примеры выполнения регистра в ЦПС;
фиг. 10 - схема ЦПС для изменения тональности звука;
фиг. 11 - примеры сигнальных данных для изменения тональности;
фиг. 12 - фильтрующее устройство, входящее в состав генератора тонального сигнала на фиг. 2;
фиг. 13 - блок-схема генератора тонального сигнала с внутренним регистром;
фиг. 14 - внутренняя конфигурация быстродействующей оперативной памяти, подключенной к генератору тонального сигнала, имеющему фильтрующее устройство;
фиг. 15 - блок-схема ЦПС, встроенного в генератор тонального сигнала, имеющий фильтрующее устройство;
фиг. 16 - блок-схема алгоритма, иллюстрирующая процесс считывания данных генератора огибающей;
фиг. 17 - другой пример выполнения фильтрующего устройства;
фиг. 18 - фильтрующее устройство, используемое в известных генераторах тонального сигнала.
На фиг. 1 показана блок-схема игровой телевизионной приставки, к которой подключается генератор тонального сигнала, представляющий настоящее изобретение.
Монитор 4 и громкоговоритель 5 подключаются к игровой приставке 1. В качестве монитора 4 и громкоговорителя 5 могут использоваться применяемые в обычном телевизионном приемнике. К игровой приставке 1 подключен также игровой картридж 3, имеющий ПЗУ 19, в котором записана программа игры, и контроллер 2 для игры. Контроллер 2 подключается к приставке 1 посредством кабеля, и игровой картридж 3 устанавливается в разъем, имеющийся в игровой приставке 1.
Игровая приставка 1 снабжена главным ЦПУ (ГЦПУ) 10, которое управляет всей программой в течение игры. С ГЦПУ 10 связаны контроллер 2, ПЗУ 19, вмонтированное в игровой картридж 3, контроллер 14 монитора для управления монитором 4 и генератор тонального сигнала 11 для генерирования тонального сигнала, например сигналов музыкального тона со звуковыми эффектами и музыкальными тонами в качестве фоновой музыки. Звуковое ЦПУ (ЗЦПУ) 12, БОП 13, в которую записаны программа для ГЦПУ 12 и данные импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), а также цифроаналоговый преобразователь 16 для преобразования генерируемых данных музыкального тона в аналоговые музыкальные тональные сигналы, соединены с генератором тональных сигналов 11. Громкоговоритель 5 подключен к цифроаналоговому преобразователю 16. Генератор тонального сигнала 11 снабжен дополнительным входным терминалом, через который могут вводиться цифровые данные тона от внешнего генератора тонального сигнала 18. Видеооперативная память (ВОП) 15, в которой содержится информация, передаваемая на монитор, а также монитор 4 подключены к контроллеру 14 монитора.
Когда включается напряжение питания после того, как картридж 3 подсоединяется к игровой приставке, ГЦПУ 10 считывает требуемые данные для монитора и передает их на контроллер 14 монитора, затем ГЦПУ 10 записывает программы и ИКМ данные в БОП 13 для генерирования данных тонального сигнала фонового музыкального сопровождения (ФМС). После этого программа игры начинает работу по команде, поступающей с контроллера 2. и снова перезаписывает данные монитора и вырабатывает данные тонального сигнала с данными сигнала ФМС и звуковыми эффектами. Процесс управления игровой программой, например перезаписью данных монитора, осуществляется посредством ГЦПУ 10. ГЦПУ 10 вырабатывает команды для ЗЦПУ 12, которое генерирует данные тонального сигнала со звуковыми эффектами и данными ФМС сигнала, и синтезирование окончательно получаемого тонального сигнала производится посредством ЗЦПУ 12 на основе программы и данных ИКМ, записанных в БОП 13.
На фиг. 2 показана блок-схема генератора тонального сигнала 11. В генераторе тонального сигнала 11 схема ИКМ 23 вырабатывает данные низкочастотного цифрового сигнала, такие как данные тонального сигнала и данные модулирующего сигнала, при считывании данных ИКМ, записанных в БОП 13 (фиг. 1). Как описано выше, когда в разъем вставляется игровой картридж и включается питание, данные из ПЗУ 19 направляются в БОП 13. Поэтому данные тонального сигнала со звуковыми эффектами и данными сигнала ФМС могут быть различными в каждой игровой программе. ГЦПУ 10 и ЗЦПУ 12 подключаются к БОП через контроллер 21 памяти и интерфейс 20 ЦПУ, а схема ИКМ 23 и ЦПС 24, смонтированные в генераторе тонального сигнала 11, подключаются через контроллер 21 памяти. ГЦПУ 10, ЗЦПУ 12, схема ИКМ 23 и ЦПС 24 имеют раздельный доступ к БОП 13 и посредством разделения времени. Внутренний регистр 22 подключен к интерфейсу 20 ЦПУ. Установочные данные схемы ИКМ 23 и ЦПС 24, а также данные для определения данных установки посредством ГЦПУ 10 и ЗЦПУ 11 временно хранятся во внутреннем регистре 22.
На фиг. 5 показана внутренняя конфигурация БОП 13.
В БОП 13 также определена область программы ЗЦПУ для ЗЦПУ 12, область данных ИКМ и кольцевого буфера ЦПС. Данные ИКМ включают данные речевых колебаний для генерирования тональных музыкальных сигналов со звуковыми эффектами и тонами ФМС, а данные модулирующего колебания используются в качестве данных для таких звуковых эффектов, как модуляция. Имеются многочисленные разновидности данных речевых колебаний и данных модулирующих колебаний, хранящиеся в БОП 13. Область кольцевого буфера ЦПС используется для задержки данных тонального сигнала, чтобы воздействовать посредством этого на фильтрацию и модуляцию и т.п. в процессе работы ЦПС 24.
В качестве данных речевого колебания обычно используются образцы данных тональных сигналов со звуковыми эффектами музыкальных инструментов. Подобные тональные сигналы поддерживают генерируемый тон в течение длительного времени так, что данные речевого колебания включают начальные адресные данные (НА), а также начальные адресные данные замкнутой петли (НАЗП), и конечные адресные данные петли (НАЗП) для того, чтобы можно было считывать их многократно. Вначале считывается НА, затем НАЗП, КАЗП, считываемые последовательно и многократно. В результате повторяющееся считывание между адресами НАЗП и КАЗП позволяет генерировать тональные сигналы в течение длительного времени. Данные модуляционного колебания обычно имеют простой вид, например данные синусоидального колебания, или волновые данные, показанные на фиг. 7 (фиг. 7A - 7D представляют данные для модулирования сигналов музыкального тона и т.п.)
Программа ЗЦПУ, данные речевых колебаний и данные модуляции записываются с помощью ГЦПУ 10, когда игровой картридж 3 присоединяется к игровой приставке. ЗЦПУ 12 выполняет программу, основываясь на командах от ГЦПУ 10. Схема ИКМ 23 считывает данные ИКМ колебания, основываясь на командах от ЗЦПУ 12 и генерирует данные низкочастотного цифрового сигнала. Данные низкочастотного цифрового сигнала используются в качестве данных тонального сигнала или данных звуковых эффектов. Схема ИКМ 23 имеет 32 канала, разделенных по времени, в которых 32 вида данных низкочастотного цифрового сигнала могут генерироваться отдельно друг от друга.
Данные тонального сигнала в данных низкочастотного цифрового сигнала, который генерируется схемой ИКМ 23, поступают на вход ЦПС 24 или же передаются прямо на выход выходного смесителя 25. Данные модулирующего сигнала подводятся к ЦПС 24 для передачи коэффициентов звуковых эффектов. Обычно считываемые данные из области данных речевого колебания используются в качестве данных тонального сигнала, и считываемые данные из области памяти данных модуляционного колебания используются в качестве данных модулирующего сигнала. Однако использование данных сигнала может производиться произвольным образом и при этом может достигаться требуемый звуковой эффект. Например, возможно использовать считываемые данные из области речевого колебания в качестве данных модулирующего сигнала. Более того, ЦПС 24 имеет отдельный внешний терминал, через который могут быть введены другие данные тонального сигнала или другие данные модулирующего сигнала.
ЦПС 24 представляет собой схему для создания различных звуковых эффектов, таких как модуляция, фильтрация и изменение тональности, в входящих данных тонального сигнала и для вывода получаемых таким образом данных и передачу их в выходной смеситель 25. Для того, чтобы придать получаемые звуковые эффекты данным тонального сигнала, в ЦПС 24 вводятся данные модулирующего сигнала в виде одного из низкочастотных цифровых сигналов, и ЦПС 24 использует данные модуляционного сигнала в качестве коэффициентов для формирования звуковых эффектов. Данные тонального звукового сигнала, на которые посредством ЦПС 24 наложены звуковые эффекты, поступают в выходной смеситель 25, который изменяет данные каждого тонального сигнала в 32 каналах, преобразуя их в данные двухканального стереосигнала и выводит сформированные данные на схему цифроаналогового преобразователя 16.
На фиг. 3 представлена внутренняя конфигурация схемы ИКМ 23.
Схема ИКМ 23 содержит генератор фазы 30, указатель адреса 31, схему интерполяции 32, ограничитель 33, инвертор 34, генератор низкочастотного колебания для амплитудной модуляции (AM) 35, генератор огибающей 36, умножитель 37 и выходной контроллер 38. Обработка сигнала в схеме ИКМ выполняется с разделением по времени для 32 каналов.
Данные, определяющие частоту в октаве (0Ч0), которые соответствуют названию тона, и данные октавы (ОКТ) поступают от ЗЦПУ 12 и направляются в генератор фазы 30.
Генератор фазы 30 вырабатывает данные фазы, основанные на данных ОЧО и ОКТ для каждого определенного тактового цикла. Данные фазы поступают на вход указателя адреса 31. Данные начального адреса НА, начального адреса замкнутой петли НАЗП и конечного адреса замкнутой петли КАЗП, которые определяют набор данных ИКМ-сигнала, вводятся в указатель адреса 31 от ЗЦПУ 12. Указатель адреса 31 определяет приращение адресного числа в соответствии с данными фазы, поступающими от генератора фазы 30, и выдает на выходе адресные данные, включая десятичную дробь (ДД). Данные ДД подаются на схему интерполяции 32 и два целочисленных адреса (ЦЧА), между которыми находится ДД, поступают на БОП 13 через контроллер 21 памяти.
Данные первого ИКМ-сигнала и данные второго ИКМ-сигнала, следующего по отношению к первому ИКМ-сигналу, считываются из БОП 13 в соответствии с двумя введенными ЦЧА. Данные ИКМ-сигнала, считанные из БОП 13 вводятся в схему интерполяции 32 через контроллер 21 памяти. Схема интерполяции 32 интерполирует два введенных ИКМ-сигнала, с учетом введенных в нее данных ДД от указателя адреса 31, и генерирует данные низкочастотного цифрового сигнала. Схема интерполяции 32 выдает сформированные данные на ограничитель 33. Ограничитель 33 представляет собой селектор, который изменяет свой выходной сигнал с данных низкочастотного цифрового сигнала, вводимого от схемы интерполяции 32, на сигнал "все 0", переключая свой выходной сигнал в соответствии с управляющим сигналом селекции (УСС), который поступает от ЗЦПУ 12. Если сигнал УСС равен "0", то данные низкочастотного цифрового сигнала, поступающего от схемы интерполяции 32, передаются без изменений на инвертор 34. Если сигнал УСС равен "1", то на выход инвертора 34 поступает значение "0" вместо данных низкочастотного цифрового сигнала.
Данные низкочастотного цифрового сигнала состоят из множества информационных битов (например, шестнадцатибитовое число). Инвертор 34 состоит из схем "исключающее ИЛИ", как это показано на фиг. 6. Схема "исключающее ИЛИ" инвертирует поступающий сигнал, когда значение управляющего сигнала от ЗЦПУ (сигнала УЗЦП) равно "1". Сигнал УЗЦП представляет собой двубитовую цифровую последовательность, которая поступает от ЗЦПУ 12. Данные низкочастотного цифрового сигнала и сигнал УЗЦП поступают на два входа схем "исключающее ИЛИ". Та из них, на которую поступает знаковый бит (старший бит) данных низкочастотного цифрового сигнала и старший бит сигнала УЗЦП, используется в качестве знакового инвертора. Другие схемы "исключающее ИЛИ", на которые поступают биты амплитудных данных и младший бит сигнала УЗЦП используются как инверторы битов амплитуды. Поэтому, если два бита сигнала УЗЦП представляют собой "0" и "0", то введенные данные низкочастотного цифрового сигнала передаются на выход без изменения. Если сигнал УЗЦП состоит из "1" и "0", инвертируется только знак поступающих данных низкочастотного цифрового сигнала. Если два бита сигнала УЗЦП состоят из "0" и "1", цифровая часть (часть амплитуды сигнала) данных низкочастотного цифрового сигнала инвертируется, и если данные состоят из "1" и "1", все поступающие данные цифрового низкочастотного цифрового сигнала инвертируются.
Поэтому, если УСС установлен в "1", на выход ограничителя 33 передается сигнал "6 и 0", поступающий на инвертор 34. В этом состоянии, если сигнал УЗЦП установлен в "0" и "1", то сигнал "все 0" инвертируется инвертором 34, формируя данные вида "01111...1" (МАКС). Эти данные используются как перемножаемые данные в перемножителе 37, входящего в последний каскад схемы ИКМ 23, обеспечивающего выдачу на выход данных колебания огибающей или данные модулирующего сигнала без изменений.
Данные низкочастотного цифрового сигнала с выхода инвертора 34 поступают на перемножитель 37. Генератор низкочастотного колебания для амплитудной модуляции 35 и генератор огибающей 36 соединены с перемножителем 37. Если на перемножитель 37 поступают нормальные данные сигнала музыкального тона в качестве данных низкочастотного цифрового сигнала, то перемножитель 37 обеспечивает амплитудную модуляцию колебания огибающей. Если программист желает использовать непосредственно данные низкочастотного сигнала, генерируемые генератором Н.Ч колебания для AM 35 или сигнал огибающей, генерируемый генератором 36 огибающей, на ЦПС 24, в качестве данных модулирующего сигнала, данные низкочастотного цифрового сигнала фиксируются на определенном значении сигнала постоянного тока, который поступает на перемножитель 37. В результате поступающие данные от генераторов 35 и 36 могут выводиться непосредственно из перемножителя 37.
Поэтому, если программист желает непосредственно выводить данные колебания, поступающего от генератора 35 или 36 с выхода перемножителя 37, сигнал УСС необходимо установить, например, на "1", а сигнал УЗЦП - на "0" и "1". Это приводит к тому, что на выходной сигнал ограничителя 33 фиксируется на значении "0,0. . . 0", а выходной сигнал инвертора 34 фиксируется на максимальном значении данных "0,1...1". Эти фиксированные данные умножаются на выходные данные генератора 35 или выходные данные генератора 36, и поэтому выходные данные генераторов 35 или 36 непосредственно выводятся из перемножителя 37.
В перемножителе осуществляется следующая обработка.
Если данные сигнала музыкального тона вводятся в перемножитель 37 в качестве данных низкочастотного цифрового сигнала и данные сигнала низкочастотной волны вводятся от генератора 35 на перемножитель 37, то вводимые данные музыкального тонального сигнала модулируются данными низкочастотного колебания.
Если данные музыкального тонального сигнала поступают на перемножитель 37, в качестве данных низкочастотного цифрового сигнала, и данные огибающей поступают от генератора 36 на схему 37, то поступающие данные музыкального тонального сигнала перемножаются на данные огибающей и таким образом производится изменение тонального значения в соответствии с данными огибающей.
Если данные низкочастотного сигнала или данные огибающей волны используются непосредственно для модуляции в ЦПС 24, то данные низкочастотного цифрового сигнала зафиксированы на определенном значении в ограничителе 33 и данные низкочастотного сигнала или данные огибающей выводятся непосредственно из перемножителя 37.
Если данные низкочастотного цифрового сигнала используются в качестве модулирующих данных для формирования данных тонального сигнала со звуковыми эффектами, то генераторы 35 и 36 устанавливаются в состояние "выключено" для выдачи модулирующих данных непосредственно с перемножителя 37.
Генераторы 35 и 36 построены по известным схемам. Генератор 35 генерирует синусоидальное колебание или низкочастотное колебание, как показано на фиг. 7A-7D, например в соответствии с данными частоты (ДЧ), данными, определяющими параметры колебания (ДПК), и данными амплитуды (ДА), выдаваемыми ЗЦПУ 12. Генератор огибающей 36 генерирует колебание огибающей, как показано на фиг. 8, в соответствии с данными скорости нарастания (СН), первого спада (СП1), второго спада (СП2) и скорости затухания (СЗ), поступающими от ЗЦПУ 12. Данные ИКМ-сигнала могут включать данные колебания, в котором огибающее колебание предусмотрено только для нарастающей части, от НА до НАЗП. При считывании такого ИКМ сигнала данные максимального значения выдаются на выход генератора огибающей 36 во время считывания данных нарастающей части (см. ломаную кривую на фиг. 8).
Выходные данные с перемножителя 37 выдаются на ЦПС 24 или выходной смеситель 25 через выходной контроллер 38.
Данные низкочастотного сигнала с генератора 35, или данные модулирующего сигнала, считываемые с БОП 13, могут быть введены в генератор фазы 30 для сдвига фазы для считывания адреса. Фазовые данные обрабатываются таким образом, чтобы обеспечить частотную модуляцию данных цифрового низкочастотного сигнала.
На фиг. 4 показана блок-схема ЦПС 24, который встроен в генератор тональных сигналов 11.
В ЦПС 24 данные низкочастотного сигнала для 16 каналов, получаемые от схемы ИКМ 23, могут обрабатываться одновременно, кроме того, данные цифрового низкочастотного сигнала для 2 каналов, получаемые извне, также могут обрабатываться одновременно. ЦПС 24 обрабатывает введенные данные путем задержки или фильтрации, если данные представляют собой данные тональных сигналов, и выдает обработанные таким образом данные в выходную смешивающую схему 25. Кроме того, ЦПС 24 может обрабатывать данные цифрового низкочастотного сигнала как модулирующие данные, например данные коэффициентов для наложения звуковых эффектов на данные какого-либо тонального сигнала.
В данном варианте схема ИКМ 23 имеет 32 канала, в то время как ЦПС 24 имеет 16 каналов. Данная разница в количестве каналов может быть устранена тем, что часть выходов ЦПС 24 выводится непосредственно в выходной смеситель 25.
ЦПС 24 имеет регистр 41 на 16 слов для хранения вводимых данных цифрового низкочастотного сигнала со схемы ИКМ 23. ЦПС 24 также имеет регистр 42 на 2 слова для хранения вводимых данных цифрового низкочастотного сигнала от внешнего тонального генератора 18. ЦПС 24 кроме того имеет регистр 43 на 32 слова для временного хранения данных, которые считываются из кольцевого буфера, входящего в БОП 13 для повторной обработки при помощи ЦПС 24. Эти регистры 41, 42, 43 соединены с регистром 45 и селектором 48. Регистр 45 - это схема для временного хранения данных коэффициентов (модулирующих данных) для подачи их в перемножитель 49 синхронно с данными тональных сигналов, которые должны модулироваться. Селектор 48 - это схема селекции данных тональных сигналов, которые должны подаваться на перемножитель 49. Комбинация входных данных в регистр 45 и селектор 48 обеспечивает обработку в ЦПС 24 для создания данных тональных сигналов с различными звуковыми эффектами.
На фиг. 9A и 9B показаны примеры комбинации входных данных в регистре 45 и селекторе. 48. Фиг. 9A иллюстрирует случай, когда данные двух цифровых низкочастотных сигналов, поданных из схемы ИКМ 23, хранятся в регистре 41, и одни данные используются в качестве данных тональных сигналов, которые должны модулироваться, а другие данные - в качестве модулирующих данные для модуляции данных тональных сигналов. Фиг. 9B иллюстрирует случай, когда данные одного цифрового низкочастотного сигнала, полученные от схемы ИКМ 23, хранятся в регистре 41, а другие данные цифрового низкочастотного сигнала, полученные от внешнего генератора тональных сигналов 18, хранятся в регистре 42. В этом случае первые данные, хранящиеся в регистре 42, используются как данные тонального сигнала, которые должны быть модулированы, а вторые данные, хранящиеся в регистре 41, используются как модулирующие данные для модуляции первых данных.
ЦПС 24 осуществляет повторную обработку 256 этапов программы, хранящейся в памяти 40 микропрограммы. Программа определяет любой необходимый регистр из регистров 43,42,41, которые выдают данные в регистр 45 или селектор 48.
Адресный генератор 44 генерирует адресные данные для доступа к кольцевому буферу в БОП 13 и выдает их в контроллер памяти 21. Контроллер памяти 21 получает доступ в БОП 13 по адресным данным для записи/считывания данных, задерживаемых в кольцевом буфере. Перемножитель 49, как описано выше, умножает данные тонального сигнала на данные коэффициентов для придания данным тонального сигнала различных звуковых эффектов. Данные тонального сигнала, которые нужно модулировать, выбираются из данных регистров 41, 42, 43, 53. Регистр 53 - это регистр для временного хранения данных, уже обработанных ЦПС 24, результатом чего является короткая задержка. Временно заполненные данные поступают для повторной обработки в селектор 48 или другой селектор 54 через цепь обратной связи. Управление селекторами и любыми другими регистрами осуществляет программа. Данные коэффициентов, которые необходимо ввести в перемножитель 49, выбираются селектором 47. Регистр 45 и регистр коэффициентов 46, в котором хранятся некоторые фиксированные данные коэффициентов, соединены в селектор 47, и фиксированные данные "000 ... 1" (например, "1" в десятичной системе счисления подаются в селектор 47). Селектор 47 выбирает из них одни данные, которые должны использоваться в качестве данных коэффициентов, и выдает их в перемножитель 49. Если выбран регистр 45, цифровые данные низкочастотного сигнала, поступившие из схемы ИКМ 23, могут быть наложены в качестве модуляционных данных для достижения звуковых эффектов, на данные тональных сигналов, поступающие от селектора 48. Если выбран регистр коэффициентов 46 вместо регистра 45, модуляция данных тонального сигнала осуществляется с использованием фиксированных данных коэффициентов, хранящихся в регистре коэффициентов 46. Если вместо этих регистров используются фиксированные данные "000...1", поступившие данные тонального сигнала выдаются в следующую схему (сумматор 50) в неизменном виде.
Данные тонального сигнала, поступившие от перемножителя 49, подаются в сумматор 50. Сумматор 50 добавляет определенные данные коэффициентов к данным тонального сигнала, и просуммированные данные выводятся из ЦПС 24 через схему задержки 51 на один такт и схему сдвига 52. Определенные данные коэффициентов, используемые, для суммирования, выбираются селектором 54 из выходных данных от схемы задержки 51 на один такт, выходных данных регистра 53 и фиксированных данных "все 0". Схема задержки 51 - это схема для задержки суммарных данных на один такт, а схема сдвига 52 предназначена для сдвига этих задержанных данных на определенное число цифр, которое устанавливается извне. Регистр 53 задерживает на определенный момент выходные данные схемы сдвига 52 путем временного хранения данных. Что касается задержки данных, то задержка кольцевого буфера (от 10 до миллисекунд до 1 сек) в БОП 13 превышает задержку в регистре 53 временного хранения. В ЦПС 24 различные звуковые эффекты могут накладываться на данные тонального сигнала посредством задержки в кольцевом буфере, схемы задержки 51 на 1 бит и регистре 53, посредством операции умножения в перемножителе 49 и путей суммирования в сумматоре 50. Кроме того, имеется дополнительная возможность выбора входных данных в качестве данных тонального сигнала для перемножителя 49 из данных цифрового низкочастотного сигнала, данных цифрового сигнала от внешнего генератора тонального сигнала 18 и задержанных цифровых сигнальных данных, поступающих от кольцевого буфера в БОП 13. Также для использования в перемножителе можно произвольно отбирать данные коэффициентов из данных цифрового низкочастотного сигнала, данных цифрового сигнала от внешнего генератора тонального сигнала 18, задержанных цифровых сигнальных данных, поступающих от БОП 13 и фиксированных данных коэффициентов, поступающих от регистра коэффициентов 46. Такая конфигурация ЦПС 24 позволяет получить звуковые эффекты в более широком диапазоне, характеризуемые большей глубиной и многообразием.
При осуществлении данного изобретения могут быть сформированы различные виды сигнальных данных для фильтрации или модуляции данных цифрового низкочастотного сигнала.
На фиг. 10 показана схема цифрового процессора сигнала 24, обеспечивающая изменение высоты тона, что является примером модуляции вводимых данных цифрового низкочастотного сигнала. На фиг. 11 показаны примеры модуляции данных сигнала для изменения высоты тона.
На фиг. 10 сдвиговый регистр 60 для упрощения совмещен с кольцевым буфером. Данные тонального сигнала, такие, как данные цифрового низкочастотного сигнала, поступают в сдвиговый регистр 60 с одной его стороны. Введенные данные тонального сигнала, которые получают сдвиг в сдвиговом регистре 60, считываются с двух его отводов t1 и t2. К отводу t1 подключена схема умножения 61 на коэффициент W1. Коэффициент W1 умножается на считанные данные тонального сигнала Q1; а к отводу t2 подключена другая схема умножения 62 на коэффициент W2, и выходные данные со схем умножения 61 и 62 суммируются в суммирующем устройстве 68 для последующего вывода суммарных данных.
Если в описанном выше устройстве каждый из считываемых с отводов t1 и t2 адресов последовательно сдвигается назад, частота данных считываемого тонального сигнала становится ниже, а если каждый из считываемых с отводов t1 и t2 адресов последовательно сдвигается вперед, частота считываемого тонального сигнала становится выше. Однако число каскадов в сдвиговом регистре 60 (например, кольцевом буфере) ограничено, поэтому сдвиг вперед и назад ограничен. Для решения этой проблемы, когда считываемый адрес достигает конечного адреса, считываемый адрес перескакивает на противоположный конец, что означает, что адрес превращается в начальный адрес. Адрес получает приращение в виде пилообразного колебания от B-1 до B-4, показанного на фиг. 11.
Первый пилообразный импульс B-1 используется для сдвига считываемого с отвода t1 адреса назад, и когда считываемый адрес достигает конечного адреса, считываемый адрес меняется на начальный адрес. Второй пилообразный импульс B-2 используется для сдвига считываемого с отвода t2 адреса назад, и когда считываемый адрес достигает конечного адреса, считываемый адрес меняется на начальный адрес.
Для пилообразных импульсов существует определенная проблема. А именно, когда считываемый адрес перескакивает с конечного адреса на начальный адрес, выходной (считываемый) тональный сигнал прерывается, при этом формируются шумы. Поэтому, в этом примере выполнения изобретения амплитуда тонального сигнала, считываемого с отвода t1, умножается в качестве коэффициента на треугольное колебание, показанное как A-1 на фиг. 11. В результате, когда адрес перескакивает, уровень данных выходного (считываемого) тонального сигнала становится нулевым, при этом шум не генерируется. Также амплитуда данных тонального сигнала, считываемого с отвода t2, умножается на другое треугольное колебание, в качестве коэффициента, показанное как A-3 на фиг. 11. Между пилообразными импульсами B-1 и B-2 и между треугольными импульсами A-1 и A-3 имеется разность фаз 180o, так что когда считываемый адрес с одного отвода перескакивает на начальный адрес, выходные данные тонального сигнала становятся нулевыми, а выходные данные тонального сигнала на другом отводе имеют максимальный уровень и поэтому данные тонального сигнала, выходящие из суммирующего устройства 63, сохраняют постоянный уровень.
Описанное выше относится к случаю, когда частота данных выходного тонального сигнала последовательно понижается. И наоборот, когда частота данных выходного тонального сигнала последовательно повышается, адреса, считываемые с отводов t1 и t2, последовательно изменяются с использованием пилообразных импульсов B-3 и B-4.
В случае, когда используется сдвиговый регистр 60, направление сдвига данных для отводов соответствует повышению и понижению высоты данных тонального сигнала. В случае, когда вместо сдвигового регистра используется кольцевой буфер, разница между переменными скоростями адреса записи и адреса считывания соответствует повышению и понижению высоты данных тонального сигнала.
Если цифровой процессор сигнала 24 выполнен, как показано на фиг. 10, то для осуществления изменения высоты данных тонального сигнала, треугольные импульсы A-1 - A-4 и пилообразные импульсы B-1 - B-4, показанные на фиг. 11, поступают в качестве данных модулирующего сигнала от схемы ИКМ 23. Для генерирования данных модулирующего сигнала в БОП 13 хранится только один набор треугольного и пилообразного колебаний, а знаковая часть и/или амплитудная часть данных тонального сигнала могут быть инвертированы инвертором 34, следовательно, могут быть сформированы все виды треугольных и пилообразных импульсов. В ЦПС пилообразное колебание поступает в адресный генератор 44 БОП в определенный момент времени, а треугольное колебание поступает в определенный момент времени в перемножитель 49.
Как было отмечено выше, данные тонального сигнала, такие, как пилообразное колебание и треугольное колебание, входящие в данные ИКМ, инвертируются инвертором 34, и, таким образом, генерируются различные виды данных сигнала. В результате, емкость БОП уменьшается.
Инвертирование с помощью инвертора 34 применимо как к данным тонального сигнала, так и к данным модулирующего сигнала.
Для получения более широкого диапазона звуковых эффектов для данных цифрового низкочастотного сигнала путем динамической селекции или фильтрации группы коэффициентов из заранее заполненных групп коэффициентов предусмотрено устройство для фильтрации, показанное на фиг. 12.
Различие между известным устройством, показанным на фиг. 18, и данным устройством состоит в том, что, как показано на фиг. 12, здесь есть множество таблиц коэффициентов TA, TB,...TC и регистр относительных адресов (РОА) для выбора используемых коэффициентов. ЦПУ 70 использует РОА для выбора коэффициентов в каждой таблице. Коэффициент в каждой таблице выбирается с использованием адреса в РОА и, затем, все коэффициенты, хранящиеся в каждой таблице, подаются в ЦПС 71 в одно и тоже время. Каждая таблица коэффициентов связана со входным терминалом ЦПС 71. Поэтому, когда данные одного адреса выбраны и введены в РОА при помощи ЦПУ 70, фильтровые коэффициенты в каждой таблице коэффициентов подаются в ЦПС 71 в одно и то же время.
Адресные данные в РОА могут быть изменены при помощи ЦПУ 70. То есть, если режим фильтрации и входного сигнала изменен, то данные РОА изменяются при помощи ЦПУ 70, при этом группа коэффициентов, передаваемая ЦПС 71, немедленно изменяется, так что при этом не возникает никаких конфликтных ситуаций.
На фиг. 12 для примера показано, что когда данные РОА установлены посредством ЦПУ 70 на "0", коэффициенты, соответствующие нулевому состоянию РОА в таблицах, подаются в ЦПС 71. ЦПС 71 осуществляет процесс фильтрации, например умножение и суммирование входных данных тонального сигнала и коэффициентов. Если данные РОА изменены посредством ЦПУ 70 на "1", то ЦПС 71 немедленно изменяет группу коэффициентов для фильтрации с группы, соответствующей РОА = "0", на другую группу, соответствующую РОА = "1".
Вышеописанный процесс может применятся для фильтрации данных сформированных генератором огибающей. То есть, ЦПУ 70 отслеживает данные, вырабатываемые генератором 72, и заменяет данные РОА в соответствии с уровнем отслеживаемых данных генератора огибающей. В этом случае вместо ЦПУ 70 для замены уровня сигнала генератора огибающей на данные РОА может использоваться независимая схема.
В примере, показанном на фиг. 13, вышеупомянутая таблица коэффициентов может быть встроена во внутренний регистр 22 генератора тональных сигналов 11. Регистр 22 соответствует регистру относительного адреса РОА, показанному на фиг. 12, и выдает относительные адреса каждой таблицы фильтровых коэффициентов, которая выдает коэффициенты в ЦПС 24. Как показано на фиг. 14, таблицы фильтровых коэффициентов сформированы в БОП 13 для каждой таблицы, и относительный адрес в каждой таблице может определятся регистром во внутреннем регистре 22. Определение относительного адреса осуществляется посредством ЗЦПУ 12, которое направляет относительный адрес в регистр внутреннего регистра 22 генератора тональных сигналов 11. Установленные данные в этом регистре могут быть заменены при помощи ЗЦПУ в соответствии с выходными данными генератора огибающей 36.
Для осуществления динамической фильтрации при помощи ЦПС, фильтровые коэффициенты подаются от таблиц фильтровых коэффициентов в БОП 13 через регистр 45 в ЦПС 24. Поэтому фильтровые коэффициенты, хранящиеся в таблицах фильтровых коэффициентов в БОП 13, подаются в перемножитель 49 по линии передачи ЛП, показанной на фиг. 15, и затем в ЗЦПУ 12 осуществляется определение фильтровых коэффициентов и запись относительного адреса в регистр внутреннего регистра 22. Помещение относительного адреса в этот регистр позволяет контролеру памяти 21 считывать фильтровые коэффициенты, каждый из которых соответствует адресу регистра и, таким образом, эти считанные фильтровые коэффициенты немедленно подаются в перемножитель 49 в ЦПС 24. Если фильтровые коэффициенты необходимо изменить, то адресные данные регистра во внутреннем регистре 22 изменяются на новые адресные данные, которые соответствуют фильтровым коэффициентам. После этого измененные фильтровые коэффициенты немедленно используются.
Как описано выше, немедленное изменение фильтровых коэффициентов возможно путем изменения установленных данных регистра. В результате, немедленное изменение фильтровых коэффициентов обеспечивает возможность динамической фильтрации, исключая при этом возникновение конфликтных ситуаций.
Выходные данные генератора огибающей 36 могут использоваться для динамической фильтрации. Для этого ЗЦПУ 12 отслеживает выходные данные генератора огибающей 36 и изменяет адрес, установленный в регистре, согласно уровню данных генератора огибающей.
На фиг. 16 показан алгоритм действия ЗЦПУ 12 для фильтрации данных генератора огибающей. Когда прерыванием таймера или тому подобным средством наступает момент считывания данных генератора огибающей, то выходные данные, например данные генератора 36 считываются, и оценивается, какой позиции (скорости изменения) на фиг. 8 соответствуют считываемые выходные данные. Оценка такой позиции может осуществляться по разнице уровней данных генератора огибающей, считанных ранее, и данных, считанных в настоящий момент. После осуществления оценки адрес соответствующей позиции, например относительный адрес, по которому запоминаются фильтровые коэффициенты для фильтрации тонального сигнала помещается в регистр. Можно сформировать отдельную схему вместо вышеописанного процесса ЦПУ, например таблицу для преобразования данных уровня генератора огибающей в данные относительного адреса, помещаемые в регистр.
На фиг. 17 показан другой пример устройства фильтрации. В этом устройстве таблицы фильтровых коэффициентов формируются во внутренней памяти в ЦПС 24.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ГЕНЕРАТОР ТОНАЛЬНОЙ ЧАСТОТЫ И ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ ЕГО ПОРТАТИВНЫЙ ТЕЛЕФОН, СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ | 2004 |
|
RU2347323C2 |
| СПОСОБ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ СВЯЗИ В АБОНЕНТСКОМ ПУНКТЕ БЕСПРОВОДНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ | 1990 |
|
RU2159007C2 |
| АБОНЕНТСКИЙ ПУНКТ В СИСТЕМЕ БЕСПРОВОДНОЙ ЦИФРОВОЙ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ | 1990 |
|
RU2154360C2 |
| АБОНЕНТСКИЙ ПУНКТ В АБОНЕНТСКОЙ СИСТЕМЕ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ | 1990 |
|
RU2138122C1 |
| МНОГОРЕЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО РАДИОСВЯЗИ И МНОГОРЕЖИМНЫЙ СОТОВЫЙ РАДИОТЕЛЕФОН | 1993 |
|
RU2128886C1 |
| УСТРОЙСТВО И СПОСОБ РЕДАКТИРОВАНИЯ | 2000 |
|
RU2252448C2 |
| СИСТЕМА, СПОСОБ И ПРОЦЕССОР ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЗВУКА | 2005 |
|
RU2368950C2 |
| УСТРОЙСТВО И СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ АУДИО СИГНАЛА, ИСПОЛЬЗУЯ ЗАХВАТ ГАРМОНИК | 2011 |
|
RU2591732C2 |
| УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО МУЗЫКАЛЬНОГО ИСПОЛНЕНИЯ | 2011 |
|
RU2544749C1 |
| УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ ЗВУКОВОГО СИГНАЛА ПОСРЕДСТВОМ ФОРМИРОВАНИЯ ОГИБАЮЩЕЙ | 2011 |
|
RU2591733C2 |
Изобретение относится к аппаратуре для получения особых музыкальных эффектов. Генератор тональных сигналов включает в себя средство генерирования данных сигнала, предназначенное для генерирования данных тонального сигнала, и средство придания звуковых эффектов, например, в виде цифрового процессора, предназначенное для придания звуковых эффектов данным тонального сигнала, генерируемым средством генерирования данных сигнала, на основе данных сигнала модуляции. В процессе придания звуковых эффектов данным тонального сигнала процессор осуществляет многократное умножение и суммирование поступающих данных тонального сигнала и сигнальных данных. Данные тонального сигнала подаются в средство генерирования данных сигналов и используются вместо сигнальных данных. Таким образом, звуковые эффекты придаются генерируемым данным тонального сигнала на основе подаваемых данных тонального сигнала. Это позволяет существенно упростить устройство, т.е. генерировать музыкальные тона со звуковыми эффектами при минимальном количестве схем и легко изменять уровень и вид звукового эффекта. 2 с. и 12 з. п. ф-лы, 22 ил.
| Устройство для обработки звуковых сигналов | 1986 |
|
SU1309077A1 |
| Электронный генератор звуковых сигналов | 1980 |
|
SU896679A1 |
| Электромузыкальное программируемое устройство | 1984 |
|
SU1182570A1 |
