專利名稱：用于改變音頻信號音質(zhì)和/或進行音調(diào)控制的方法和裝置的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明一般來說涉及電子音頻效果，具體地說，涉及改變音頻信號的音質(zhì)和/或進行音調(diào)控制的音樂效果。
發(fā)明的背景在任何一種周期性的音符中，一般都具有一個基頻，它決定該音符的音調(diào)，還有許多諧音。這些諧音提供了該音符的特性或音質(zhì)。該多個諧音頻率與該基頻的特定組合可使，例如，吉它和小提琴演奏彼此不同的同一音符的聲音。該基頻分量的振幅與一個樂器或聲音產(chǎn)生的該多個諧音的振幅的相互關(guān)系稱為譜色線。在諸如吉它、長笛或薩克斯管一類樂器中，當音符的音調(diào)調(diào)高或調(diào)低時，該樂器奏出的該音符的譜色線會成比例地，或多或少地擴展和收縮。
各種電子音調(diào)改變器可產(chǎn)生各種音樂效果，它們接收一個輸入音符，并產(chǎn)生一個具有不同音調(diào)的輸出音符。通常，可利用這些效果使單一一個音樂家演唱等如同幾個音樂家演唱一樣。對于多個樂器，可以對由該樂器發(fā)出的聲音進行采樣和記錄，然后，用比記錄該多個采樣的速率高或低的速率，將所采樣和記錄的聲音奏出，而改變音符的音調(diào)。用這種方法產(chǎn)生的各種輸了音符發(fā)出的聲音相當自然，因為各種音調(diào)變化后的聲音的譜色線與該樂器產(chǎn)生的聲音如何隨著音調(diào)變化的譜色線極其相似。
與各種樂器產(chǎn)生的音符相反，口頭發(fā)聲的音符的音調(diào)改變時，該口頭發(fā)聲音符或聲音的譜色線不會成比例地改變。然而，構(gòu)成這個譜色線的各個單個頻率的相對大小可以改變。當唱歌或說話時，通過對音符的采樣，改變一個口頭發(fā)聲音符的單調(diào)，并且以不同的速度將該多個采樣奏出時所發(fā)出的聲音不自然，因為該處理與音調(diào)變化量成比例地改變該譜色線的形狀。為了逼真地改變一個口頭發(fā)聲聲音的音調(diào)，需要一種方法，該方法可以改變基頻，而只是輕微地改變譜色線的總的形狀。
在我們先前的專利5231671號(“671專利”)中描述了一種裝置，該裝置可以改變口頭發(fā)聲音符的音調(diào)，用以實時地產(chǎn)生各種諧音。在“671專利”中所描述的音調(diào)改變方法是由刊登在“計算機音樂雜志”第13卷，第4期(1989)的蘭特，K(Lent，K.)的一篇文章“數(shù)字采樣聲音的音調(diào)改變的一種有效方法”(“蘭特方法”)改編而來的。該蘭特方法可以不改變譜色線而改變一個數(shù)字采樣聲音的音調(diào)。簡要地說，該蘭特方法可以通過利用比基頻輸入音符較快或較慢的速率重現(xiàn)一個存貯輸入信號的各個部分來改變一個口頭發(fā)聲音符的音調(diào)。雖然這種改變口頭發(fā)聲音符音調(diào)的方法工作良好，但該音調(diào)改變的音符的聲音不完全自然，因為當音符的音調(diào)改變時，該譜色線保持固定不變。
如上所述，存在著二個利用電子方法改變一個音符音調(diào)的方法。第一個方法稱為重新采樣法。它可以與音調(diào)改變量成比例地改變譜色線。第二個方法稱為蘭特方法。它不管音調(diào)改變量如何，或多或少地保持著該譜色線。這兩種方法都不能使該譜色線以可控制的方式進行改變。因此，需要有一種與音符的音調(diào)無關(guān)的改變一個音符的譜色線的方法。利用這種方法，可以產(chǎn)生更逼真的各種諧音。另外，通過改變音符的音質(zhì)，同時改變或不改變輸出音調(diào)，可以使一種樂器的聲音象另一種樂器的聲音，或者一個人的聲音象另一個人的聲音。
發(fā)明梗概為了改變口頭發(fā)聲音符和各種樂器產(chǎn)生的音符的音質(zhì)，本發(fā)明通過改變信號的采樣速率和根據(jù)蘭特方法進行音調(diào)改變，使用了一種改變音調(diào)的新的組合方式。在優(yōu)選實施例中，輸入信號用第一種速率采樣，而所產(chǎn)生的數(shù)字表達存貯在緩沖存貯器中。然后，用由使用者決定的第二種速率，對所存貯的數(shù)字輸入信號重新采樣。該重新采樣的輸入信號再存貯在第二個緩沖存貯器中。然后，利用一個窗函數(shù)，以和理想的輸出音符的基頻相等的速率，對該重新采樣的輸入信號進行定標，可以改變該重新采樣輸入信號的音調(diào)。假如希望只改變音符的音質(zhì)，不改變音符的音調(diào)，則窗函數(shù)用以給該重新采樣的輸入信號定標的速率與該輸入音符的基頻相同。假如希望改變輸出音符的音調(diào)及其音質(zhì)，則窗函數(shù)用以給該重新采樣的輸入信號定標的速率與該輸入音符的基頻不同。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，說明了一種音樂效果發(fā)生器。該發(fā)生器可以改變一個輸入音頻信號的音質(zhì)和/或音調(diào)，使它與在MIDI通過上接收的音調(diào)匹配。最好，該音樂效果發(fā)生器與一個MIDI卡拉OK系統(tǒng)一起使用。該卡拉OK系統(tǒng)可向該音樂效果發(fā)生器提供一連串的旋律或諧音音符。該音樂效果發(fā)生器閱讀在MIDI通道上的音符，并且自動地將音質(zhì)改變的量賦與該音符。通過將諧音音符的音調(diào)與一個或多個閾值，或與從一個該卡拉OK系統(tǒng)使用者處接收的一個輸入音頻信號的音調(diào)進行比較，可以實現(xiàn)這種賦與。分派給每一個音符的音質(zhì)的量可使各種諧音音符的聲音與輸入的音頻信號不同，或者，假如音調(diào)升高或降低時，可以模仿該輸入音頻符號是如何改變的。
附圖的簡要說明本發(fā)明的上述各個方面和附帶的許多優(yōu)點參考下列結(jié)合附圖進行的詳細說明將更快地明了和更好地理解。其中，

圖1A～1D為各種有聲信號的譜的有代表性的圖形，它們表示作為先前技術(shù)的音質(zhì)/音調(diào)改變方法的結(jié)果，以及本發(fā)明的音質(zhì)/音調(diào)改變方法的結(jié)果，各種譜色線是如何改變的；圖2A為本發(fā)明所進行的，用于改變一個輸入音符的音質(zhì)和/或音調(diào)的多個步驟的流程圖；圖2B為由本發(fā)明所進行的，用于從一個輸入口頭發(fā)聲音符中產(chǎn)生音質(zhì)改變的，各種諧音音符的多個步驟的流程圖；圖3為用于根據(jù)本發(fā)明的方法產(chǎn)生各種聲音諧音的一種音樂效果發(fā)生器的方框圖；圖4A和圖4B為一些圖形和相應(yīng)的存貯器流程圖，它們表示根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟，一個輸入的有聲信號是如何被重新采樣的；圖5為表示根據(jù)本發(fā)明的方法編程的一個數(shù)字信號處理器所能發(fā)揮的功能的方框圖；圖6為表示在該數(shù)字信號處理器內(nèi)的一個加窗的音頻發(fā)生器所發(fā)揮的各種功能的方框圖；圖7A和7B為根據(jù)本發(fā)明的改變一個數(shù)字采樣有聲信號的音調(diào)的方法的圖形表示；圖8A和8B表示根據(jù)本發(fā)明的方法，漢寧(Hanning)窗是如何產(chǎn)生和存貯在存貯器中的；和圖9A和9B為動態(tài)地選擇加在一個音符上的音質(zhì)改變量的音樂效果發(fā)生器的方框圖。
優(yōu)選實施例的詳細說明本發(fā)明提供一種用于改變一個音符的音質(zhì)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)比已知的各種系統(tǒng)產(chǎn)生的音質(zhì)改變更逼真。本方法的最簡單的形式可以用來改變一個音符的音質(zhì)，但不改變音符的音調(diào)。例如，可以利用該方法使由一個男聲唱和說出的有聲信號好象是由一名婦女唱或說同一音符一樣。除了改變一個音符的音質(zhì)之外，本發(fā)明的方法可以用來改變一個音符的音調(diào)和音質(zhì)。例如，可以利用本發(fā)明使由一個女聲唱出的一個音符象由一個男聲唱出的另一個音符一樣。最后，可以利用本發(fā)明的當前的優(yōu)選實施例，從一個輸入音符中產(chǎn)生音質(zhì)改變的、各種諧音音符。雖然，下面的說明最初是針對從一個輸入的口頭發(fā)聲音符產(chǎn)生不同的諧音音符的，但可以理解，該音符不需要一定是一個口頭發(fā)出的音符，可以從任何一個聲源產(chǎn)生，并且輸出音符不需要一定是與輸入的音調(diào)不同或與輸入音調(diào)諧和的。
圖1A～1D比較了當根據(jù)先前技術(shù)的方法和采用本發(fā)明的方法改變音符的音調(diào)時，一個口頭發(fā)聲音符的譜色線是如何改變的。圖1A表示一個頻譜30a，它是一個典型的口頭發(fā)聲音符的代表。該頻譜的總的形狀由一個開多個共振峰或頂峰32a決定。該口頭發(fā)聲音符的特性或音質(zhì)由該音符和各個諧音的基頻的相對大小和位置決定(用多個箭頭34a表示)。
為了逼真地改變一個口頭發(fā)聲音符的音調(diào)，必需改變音符的基頻，同時保持譜的共振峰接近原來的口頭發(fā)聲音符的共振峰。圖1B表示一個音調(diào)改變了的口頭發(fā)聲音符的頻譜30b。該頻譜30b為在擁有如圖1A所示的頻譜的音符以下的五度音程的一個音樂片段。具有頻譜30b的音符是通過放慢采樣的原來的口頭發(fā)聲音符的播放速率而產(chǎn)生的?？梢钥闯觯啥鄠€共振峰32b和多個單獨的諧音34b決定的整個譜色線被壓縮，并向較低的頻率偏移。共振峰偏移的結(jié)果使該音調(diào)改變了的口頭發(fā)聲音符聲音不自然。
圖1C表示一個音調(diào)改變了的口頭發(fā)聲音符的頻譜30c。該頻譜30c是在具有圖1A所示的頻譜的音符以下五度音程的一個音樂片段，并且是根據(jù)上述“671專利”所述的方法產(chǎn)生的。具有頻譜30c的該音調(diào)改變了的口頭發(fā)聲音符是通過以比原來的輸入口頭發(fā)聲音符的基頻低的速率重現(xiàn)該輸入口頭發(fā)聲音符的一部分而產(chǎn)生的。在頻譜30c中，只有各個諧音34c的頻率改變，如在“671專利”中所述那樣。頻譜的總的形狀保持與圖1A所示的頻譜一樣。具有頻譜30c的音調(diào)改變了的口頭發(fā)聲音符聲音比具有圖1B所示的頻譜30b的音符所產(chǎn)生的音調(diào)改變的口頭發(fā)聲音符聲音自然得多。然而，該音調(diào)改變了的口頭發(fā)聲音符聲音仍然不完全自然。利用在“671專利”中所述的方法所產(chǎn)生的音調(diào)改變的口頭發(fā)聲音符力圖具有與產(chǎn)生該音調(diào)改變的口頭發(fā)聲音符的輸入有聲信號非常相似的音質(zhì)。因此，所有音調(diào)改變的口頭發(fā)聲音符聲音就好象該原來的口頭發(fā)聲音符聲音的各種變化形式一樣。
為了用一種逼真的方式改變一個音符的音質(zhì)，本發(fā)明采用對音調(diào)改變進行重新采樣和“671專利”所述的方法的一種新的組合方式。在對音調(diào)改變進行重新采樣時，口頭發(fā)聲音符的播放速率改變。結(jié)果是可使音質(zhì)改變的音符聲音更低沉和更男性化，或更高和更女性化。
圖1D表示一個音調(diào)改變了的口頭發(fā)聲音符的頻譜30d。該頻譜30d具有一個頻率，該頻率是具有圖1A所示頻譜的輸入口頭發(fā)聲音符以下的五度音程的一個音樂片段，并且是根據(jù)本發(fā)明的方法產(chǎn)生的。如下面將要詳細說明的那樣，相應(yīng)于頻譜30d的音調(diào)改變了的口頭發(fā)聲音符是通過以比原來的采樣速率稍慢的速率，對事先存貯的輸入口頭發(fā)聲音符進行重新采樣，并將該重新采樣的數(shù)據(jù)存貯在緩沖存貯器中而得到的。然后，用與該輸入音符的音調(diào)以下的五度音程的基頻相等的速率再現(xiàn)該重新采樣數(shù)據(jù)的一部分。可以看出，頻譜30d稍微被壓縮，但仍與原來的頻譜30a相似。結(jié)果是音調(diào)改變的口頭發(fā)聲音符聲音自然，但不象該原來的輸入音符的一個再現(xiàn)形式。
本發(fā)明的從一個輸入信號產(chǎn)生一個音質(zhì)和/或音調(diào)改變的輸出信號的幾個主要步驟在圖2A所示的流程圖中提出。該方法在步驟50處開始。在步驟50處，模數(shù)轉(zhuǎn)換器以第一種速率對一個輸入信號進行采樣。該輸入信號可以由一個樂器，例如長笛、吉它等產(chǎn)生，可以為使用者說話或唱歌發(fā)出的口頭發(fā)聲音符，或者可以由一個數(shù)字聲源，例如，合成器產(chǎn)生。在對輸入信號采樣后，在步驟52，將該輸入信號的相應(yīng)的數(shù)字表達存貯在一個數(shù)字存貯器中。接著，用與該輸入信號原本采樣的第一種速率不同的第二種速率，對該存貯的輸入信號進行重新采樣。重新采樣的速率可以固定在比原來的采樣速率大或小百分之幾的數(shù)值。另一種可供選擇的辦法是，可由使用者選擇該重新采樣的速率。
在步驟56，將該重新采樣的數(shù)據(jù)存貯在一個數(shù)字存貯器中。最后，在步驟58，通過用一個與理想的輸出信號的基頻相等的速率。再現(xiàn)該重新采樣數(shù)據(jù)的一部分，可以產(chǎn)生音質(zhì)改變了的輸出信號。例如，假如只希望改變一個輸入信號的音質(zhì)，則用以再現(xiàn)該重新采樣數(shù)據(jù)的一部分的速率與該輸入信號的基頻相等。另外，可能希望改變該輸入信號的音質(zhì)和音調(diào)，在這種情況下，用以再現(xiàn)該重新采樣數(shù)據(jù)的一部分的速率與該輸入信號的基頻不相同。最后，對于在諧和效果發(fā)生器中使用本發(fā)明的方法的情況，用以再現(xiàn)該重新采樣數(shù)據(jù)的一部分的速率可以設(shè)定為一個基頻，該基頻與該輸入信號的基頻呈諧和相關(guān)的關(guān)系。
在本發(fā)明的當前實現(xiàn)中，采用了音質(zhì)改變技術(shù)從一個使用者唱出的輸入口頭發(fā)聲音符中產(chǎn)生多個諧和音符。因此，雖然以下的說明是針對產(chǎn)生各種音質(zhì)改變的，諧和的口頭發(fā)聲音符的，但可以理解，本發(fā)明的方法也可用于只改變一個輸入信號的音質(zhì)，或者用與該輸入信號的音調(diào)不諧和相關(guān)的方法去改變輸入信號的音質(zhì)和音調(diào)。
圖2B為在本發(fā)明中進行的用以產(chǎn)生音質(zhì)改變的各種有聲諧音的各種主要步驟的流程圖。本方法在步驟60處開始。在步驟60，用一個第一種速率對模擬輸入口頭發(fā)聲音符進行采樣，并使其數(shù)字化。在步驟62中，將各個數(shù)字采樣存貯在第一個緩沖存貯器中。在步驟64，對存貯的采樣進行分析，以決定該輸入口頭發(fā)聲音符的音調(diào)。在決定了音調(diào)之后，在步驟66選擇由該輸入口頭發(fā)聲音符產(chǎn)生的各種諧音音符。為一個給定的輸入音符產(chǎn)生的特定的諧音音符可以由使用者預(yù)先編成程序，單獨選擇，或由一個外部聲源，例如一個合成器，一個序列給定器或一個外部存貯裝置，例如一個計算機盤，一個激光盤等接收。
在選擇了諧音音符之后，在步驟68決定由使用者選擇的采樣速率增加或減少的百分數(shù)。為了賦與該諧音音符更加女性化的品質(zhì)，可以增加采樣速率，或為了產(chǎn)生具有更男性化的聲音的諧音音符，可以降低該采樣速率。
在步驟70，以使用者選擇的新的速率對在步驟62中存貯的數(shù)字化輸入口頭發(fā)聲音符進行重新采樣。該重新采樣的數(shù)據(jù)存貯在第二個緩沖存貯器中。例如，假如使用者已經(jīng)選擇要減小采樣速率，則在該第二個緩沖存貯器中，數(shù)據(jù)采樣較少，從而減少了存貯該數(shù)字化輸入口頭發(fā)聲音符所需要的存貯量。同樣，假如使用者已經(jīng)選擇要增加采樣速率，則需要用一個比原來對該數(shù)據(jù)進行采樣的速率較高的速率，對該第一個緩沖存貯器中的數(shù)據(jù)進行重新采樣。因而，需要更多的采樣，和增加在第二個緩沖存貯器中存貯該數(shù)字化輸入口頭發(fā)聲音符所需要的存貯量。當該數(shù)據(jù)占據(jù)較多的存貯空間時，假設(shè)從存貯器中讀出該采樣的速率保持一樣，則該音符的音調(diào)會降低。
在步驟72中，將該重新采樣的數(shù)據(jù)存貯在第二個緩沖存貯器中。最后，在步驟74，通過用與在步驟66中選擇的不同諧音音符的基頻相等的速率，再現(xiàn)該重新采樣的輸入口頭發(fā)聲音符的各個部分，可以產(chǎn)生各種諧音音符。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖3，根據(jù)本發(fā)明的方法產(chǎn)生音質(zhì)改變了的各種諧音音符的一個音樂效果發(fā)生器100接收由使用者唱出的一個輸入口頭發(fā)聲音符105。一般，該音樂效果發(fā)生器具有一個微處理器或CPU138。該微處理器或CPU138與一個數(shù)字信號處理器(DSP)180和隨機存取存貯器(RAM)121相互聯(lián)結(jié)，以產(chǎn)生許多諧音音符105a，106b，105c和105d。這些諧音音符與輸入口頭發(fā)聲音符組合，以產(chǎn)生一個多聲音的輸出，如下面詳細描述的那樣。
微處理器138包括其自身的只讀存貯器(ROM)140和隨機存取存貯器(RAM)144。一組輸入控制148與該微處理器連接，使得使用者可以改變該音樂效果發(fā)生器的各種操作參數(shù)。這些參數(shù)包括選擇對于一個給定的輸入音符將產(chǎn)生那些諧音音符和各諧音音符在右端和左端立體聲通道之間的分布。
微處理器操縱一組顯示器150。各個顯示器提供了一種視覺指示。表明該音樂效果發(fā)生器是如何工作的和使用者選擇了什么程式。一個或多個MIDI口154與該微處理器連接，使該音樂效果發(fā)生器可從其它的MIDI兼容的樂器或各種效果中接收MIDI數(shù)據(jù)。MIDI口的詳細情況一般對技術(shù)普通熟練的人們是眾所周知的，因此不需要進一步詳細討論。
最后，該效果發(fā)生器還包括二個“性別改變”控制156。該性別改變控制可使得使用者能選擇加在所產(chǎn)生的每一個諧音音符上的重新采樣的音調(diào)改變量。下面將更全面地討論該二個性別改變控制的工作。
數(shù)字信號處理器180為一特殊的計算機芯片，它可完成許多功能。操縱該數(shù)字信號處理器的程序編碼放在ROM141中。ROM141是與該微處理器連接的ROM140的一部分。在該音樂效果發(fā)生器啟動時，微處理器138將相應(yīng)的計算機程序裝入該數(shù)字信號處理器，以便根據(jù)本發(fā)明的方法產(chǎn)生各種諧音音符。
音樂效果發(fā)生器100包括一個麥克風110。麥克風110接收使用者的輸入口頭發(fā)聲音符，并將該口頭發(fā)生音符轉(zhuǎn)換為一個相應(yīng)的模擬電氣有聲信號。輸入的有聲信號也稱為“干的”音頻信號。該輸入有聲信號送至一個低通濾波器114。低通濾波器114去除高頻，外來噪聲。經(jīng)過濾波的輸入有聲信號傳送至一個模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器118。A/D轉(zhuǎn)換器定期地對該輸入有聲信號進行采樣，并將該輸入有聲信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。A/D轉(zhuǎn)換器每次采集一個新的采樣，它中斷該數(shù)字信號處理器(DSP)180的工作，促使DSP去讀取該采樣并將該采樣存貯在第一個緩沖存貯器122中。第一個緩沖存貯器122為該音樂效果發(fā)生器的隨機存取存貯器的一部分。
一旦輸入的有聲信號被采樣和存貯在該第一個緩沖存貯器122中，則數(shù)字信號處理器180實現(xiàn)一個音調(diào)認別程序188。音調(diào)認別程序188分析存貯在緩沖存貯器122中的數(shù)據(jù)，并決定該輸入有聲信號的音調(diào)。用于決定一個音符音調(diào)的方法在我們的美國專利4688464號中作了充分的說明，這里引入這個專利供參考。為了這種說明的目的，一個音符的“音調(diào)”和“基頻”二個術(shù)語是可以互換的。由該輸入口頭發(fā)聲音符的音調(diào)，可以計算該音符的周期。
通常，一個音符的周期簡單地是其基頻的倒數(shù)，用秒表示。然而，在本發(fā)明的當前實施例中，要根據(jù)存貯該輸入有聲信號的一個完整循環(huán)所需要的存貯位置數(shù)目來計算和存貯該周期。例如，假如在48千赫(1/440×48000)下采樣，則440赫茲(HZ)的音符A的一個完整循環(huán)占據(jù)109個存貯位置。因此，440赫的音符A的周期以109存貯。除了決定一個音符的音調(diào)和周期之外，該數(shù)字信號處理器還計算一個周期標志。該周期標志為存貯器中一個位置的指針，而該輸入有聲信號的一個新循環(huán)是在該存貯器位置開始的。開始，設(shè)置該周期標志去指出存有該輸入口頭發(fā)聲音符的緩沖存貯器的開始位置。通過將在輸入有聲信號一個單一循環(huán)(即一個周期)中的數(shù)據(jù)采樣數(shù)和先前的周期標志相加，可以計算依次的各個周期標志。當指示下一個擁有的存貯位置減去一個小的滯后的寫指針超出新的周期標志要指示的位置之外時，該周期標志被更新。數(shù)據(jù)信號處理器(DSP)180利用這些周期標志去產(chǎn)生多個諧音音符，這將在下面說明。
音符認別程序188的結(jié)果，即存貯在第一個緩沖存貯器122中的該輸入有聲信號的音調(diào)信號，送至微處理器138。在該微處理器的ROM140內(nèi)有一張查找表。該查找表使一個輸入有聲信號與一個MIDI音符建立聯(lián)系。在本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例中，每一個MIDI音符被賦予一個0和127之間的一個數(shù)。例如，440赫的音符A為MIDI音符數(shù)69。假如一個輸入信號不是準確地在音調(diào)上，則可以將該音符圓整至最接近的MIDI音符，或賦與一個小數(shù)的數(shù)目。例如，一個稍微平坦的440赫的音符A可以由微處理器賦與一個諸如68.887的數(shù)。
一旦，該微處理器將一個音符賦與該輸入有聲信號，則該微處理器決定要產(chǎn)生那些諧音音符。使用者可以單獨地對所產(chǎn)生的特定的諧音音符編程，或從一個或多個預(yù)先決定的諧音“規(guī)則”中選擇該特定的諧音音符。例如，使用者可以給該微處理器編程，以產(chǎn)生四個諧音音符。這四個諧音音符是在該輸入音符之上的一個三度音程的音樂片段，一個在該輸入音符之上的五度音程的音樂片段，一個在該輸入音符之上的七度音程音樂片段和一個在該輸入音符之下的三度音程音樂片段。另一種可供選擇的方法是，使用者可以選擇一條規(guī)則，例如“弦諧音”規(guī)則，該規(guī)則經(jīng)常產(chǎn)生在該輸入旋律線之上和之下的各種和音音調(diào)的各種諧音音符。下面將可理解，使用一條規(guī)則，例如，弦諧音規(guī)則，使用者可輸入要唱的許多和音，從而使該微處理器可以決定各種正確的和音音調(diào)。預(yù)先決定的多個諧音規(guī)則存貯在ROM140內(nèi)，并由使用者利用輸入控制148驅(qū)動。
另一個選擇要產(chǎn)生的諧音音符的方法是通過利用MIDI口154。利用該口，該微處理器可以接收一個指示，表明從一個外部聲源可產(chǎn)生那些諧音音符。這些音符可以從一個合成器，一個序列發(fā)生器或任何一個其他的MIDI兼容的裝置接收。該音樂效果發(fā)生器100使該輸入有聲信號偏離，以接收與該多個諧音音符的音調(diào)相等的音調(diào)。另一種方法是，可以將要產(chǎn)生那些諧音音符的指令存貯在計算機上，或者作為一種子碼存貯在一個激光盤上。該激光盤可以與一個卡拉OK或其他娛樂形式的機器一起工作，使得當使用者唱一個卡拉OK歌的歌詞時，該卡拉OK機將一個要產(chǎn)生的各種諧音音符的指示送至該音樂效果發(fā)生器100。
一旦決定了各種諧音音符，該數(shù)字信號處理器180實現(xiàn)一個重新采樣子程序192。該子程序192以由該二個性別改變控制156的位置決定的速率，對存貯在該緩沖存貯器122中的該輸入有聲信號進行重新采樣。重新采樣的數(shù)據(jù)存貯在二個緩沖存貯器128中。該二個緩沖存貯器128每一個都帶有一個性別改變控制。通過以一個較低的速率進行采樣，該各個諧音音符的音質(zhì)將變得更加女性化。另一種方法是，假如提高采樣速率，則該多個諧音音符將變得更加男性化。
圖4A表示該數(shù)字信號處理器是如何對存貯的輸入有聲數(shù)據(jù)進行重新采樣，以壓縮譜色線并使該輸入有聲信號的聲音更加男性化。模擬輸入有聲信號105，由該A/D轉(zhuǎn)換器118，在許多相等的時間間隔0，1，2，3……11上進行采樣。每一個采樣具有一個相應(yīng)的數(shù)值a，b，c……，等。將這些采樣作為一個環(huán)形數(shù)組的各個元素依次地存貯在該緩沖存貯器122內(nèi)。該環(huán)形數(shù)組有一個寫指針(WP)。該指針總是指在要用新的采樣數(shù)據(jù)填充的下一個擁有的存貯位置上。另外，該數(shù)字信號處理器還計算最后的周期標志(pm)122b。該最后的周期標志122b指示，在該緩沖存貯器中，該輸入有聲信號的一個新循環(huán)在那里開始。如下面將要了解地那樣，在該最后的周期標志122b和先前的周期標志122a之間的采樣數(shù)目構(gòu)成了該輸入有聲信號的一個循環(huán)。
為了壓縮該輸入有聲信號的譜內(nèi)容，可以用一個比原來采樣的速率稍微高一點的速率，對所存貯的信號進行重新采樣，并存貯在二個緩沖存貯器128中的一個中(如圖3所示)。重新采樣的速率由設(shè)置該二個性別改變控制156決定。在圖4A所示的例子中，該輸入有聲信號被減慢了25％。這點是通過在一個等于原來采樣周期的0.75倍的時間周期上，對存貯在該緩沖存貯器122中的數(shù)據(jù)進行重新采樣來完成的。例如，采樣a’，b’，c’，d’……是在時間為0，0.75，1.5，2.25等時取的，并存貯在第二個緩沖存貯器128中。
為了在存貯在該第一個緩沖存貯器122中的各個采樣之間的時間上，給數(shù)據(jù)計算數(shù)值，可采用插值方法。在本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例中，采用線性插值法。例如，為了給在0.75時間的采樣填入數(shù)據(jù)，該數(shù)字信號處理器從緩沖存貯器122中讀出在時間1時獲得的采樣值，將此值乘以0.75，再與在0時間獲得的采樣值的0.25倍相加。雖然，在本發(fā)明的當前實施例中采用了線性插值法，但是其他一些更精確的插值方法，例如樣條函數(shù)插值法也可以應(yīng)用，只要在該數(shù)字信號處理器180內(nèi)給定足夠的計算能力即可。
一旦對數(shù)據(jù)進行了重新采樣，并存貯在該第二個緩沖存貯器128中，該數(shù)字信號處理器計算一個周期標志128b，以指向在緩沖存貯器128中，該重新采樣的輸入有聲信號的一個新循環(huán)開始的位置。將周期標122b乘以采樣速率變化的百分數(shù)可以計算出該周期標志128b。這樣，將周期標志122h乘以1.33(1/0.75)，并將結(jié)果與在第二個緩沖存貯器128中的先前的周期標志128a相加，即可計算出該新的周期標志128b。通過比較圖4A所示的二個緩沖存貯器122和128可以看出，增加該輸入有聲信號的采樣速率的效果是增加了為了保持該輸入有聲信號的一個完全循環(huán)所需要的總采樣數(shù)目。例如，在緩沖存貯器122中，二個周期標志122a和122b之間的采樣數(shù)目為12。當將采樣速率增加33％時，為了保持該輸入有聲信號的一個完整循環(huán)所需要的采樣數(shù)目，即在二個周期標志128a和128b之間的采樣數(shù)目，增加至16。
圖4B表示該數(shù)字信號處理是如何用一個比該A/D轉(zhuǎn)換器118對該輸入有聲信號原來進行采樣和存貯在緩沖存貯器122中的速率低的速率，對該輸入有聲信號進行重新采樣的。該模擬輸入有聲信號105再次在許多相等的時間間隔0，1，2，3……11上被采樣。每一個采樣均有一個相應(yīng)的值a，b，c……1。這個相應(yīng)的值存貯在第一個緩沖存貯器122中。計算周期標志122b，以指向標志該輸入有聲信號的一個新循環(huán)開始的存貯器位置。
在圖4B中，所示出的采樣周期被增加了25％。因此，要在原來的采樣間隔的0，1.25，2.5，3.75等倍的時間上，對該輸入有聲信號進行重新采樣。每一個采樣具有一個新值a’，b’，c’，d’……1’。假如該采樣間隔不是精確地與先前存貯的多個采樣中的一個對準時，要利用插值方法去決定該重新采樣的數(shù)據(jù)的值。例如，為了計算在3.75時間上采樣d’的值，該數(shù)字信號處理器要計算在時間4上獲得的數(shù)據(jù)值的0.75倍，和在時間3上獲得的數(shù)據(jù)值的0.25倍等的和。
另外，一旦對數(shù)據(jù)進行了重新采樣，并存貯在第二個緩沖存貯器128中，則該數(shù)字信號處理器用與上述相同的方式，為該重新采樣的數(shù)據(jù)重新計算該最后的周期標志128b。在圖4B中可以看出，在原來的輸入有聲信號的二個周期標志122a和122b之間的采樣數(shù)目為12。當采樣周期增加25％時，在周期標志128a和128b之間只有9.6個采樣。因此，為了存貯該輸入有聲信號的一個完整循環(huán)所需要的總采樣數(shù)目減少了20％。
在本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例中，使用者可將采樣速率增加或減少+/-33％。可能會存在或多或少的重新采樣偏移。然而，對于口頭發(fā)音的應(yīng)用場合，已經(jīng)可以決定，當重新采樣的速率設(shè)定在-18％和+18％之間時，可以得到最逼真的聲音音質(zhì)改變。
一旦用一個由二個性別改變控制指示的速率對該輸入有聲信號進行重新采樣，并存貯在數(shù)據(jù)緩沖器128中時，該數(shù)字信號處理器(DSP)180重新計算該重新采樣的數(shù)據(jù)的周期。例如，使用者可以演唱一個440赫的A音符，該音符的周期為2.27毫秒(在48千赫下為109個采樣)，并且二個性別控制中的一個設(shè)定為+10％。當用新的速率重新采樣時，該重新采樣的有聲信號的周期將為2.043毫秒(在484千赫下為98個采樣)。這個新的周期被窗生成程序196采用，并用于一個音調(diào)改變程序200(如圖3中所示)。該音調(diào)改變程序200由該數(shù)字信號處理器實現(xiàn)，用以產(chǎn)生各種諧音音符。
參見圖7，該音調(diào)改變程序是通過利用一個窗函數(shù)402對存貯在緩沖存貯器中的重新采樣的輸入有聲信號400的一部分進行定標而工作的。這樣可減小在該部分開始和結(jié)束處的采樣數(shù)值，而保持在該部分中間的各個采樣的值。該窗函數(shù)402為一個平滑變化的鐘形函數(shù)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，該窗函數(shù)為一個漢寧(Hanning)窗。該窗函數(shù)402和該重新采樣的有聲信號400的該部分一點一點相乘的結(jié)果為一信號段406?？梢钥闯觯撝匦虏蓸拥挠新曅盘?00包含一系列的尖峰401a，401b，401c等。信號段406包含該重新采樣數(shù)據(jù)的一個完整循環(huán)(即一個尖峰)，但其開始和結(jié)果束處的值較小。
現(xiàn)在參見圖7B，通過將一系列的信號段406a，406b，406c和406d連接在一起，可產(chǎn)生一個諧音音符408。將該諧音音符408與該重新采樣的有聲信號400(如圖7A所示)比較可以看出，當與該重新采樣的數(shù)據(jù)比較時，該諧音音符的尖峰數(shù)408a，408b，408c為該重新采樣數(shù)據(jù)的尖峰數(shù)的一半。因此，該諧音音符408的聲音將在該重新采樣的有聲信號之下一個八音度。下面將會理解，該要產(chǎn)生的諧音音符的音調(diào)決定于將各個信號段加在一起的速率。這些信號段是由該窗函數(shù)對該重新采樣的有聲信號進行定標而獲得的。如在“671專利”和蘭特(Lent)文章中所述那樣，為了將一個音符的音調(diào)改變至比在原來音調(diào)之下高出一個八音度的任何值，需要將各個重疊的信號段加在一起。下面將會看出，減少信號段開始和結(jié)束處的采樣值的理由是要防止諧音音符的巨大變化。而這種巨大變化正是將各個重疊的信號段加在一起的結(jié)果。
圖8A和8B表示該數(shù)字信號處理器是如何計算用于產(chǎn)生各種諧音音符的漢寧(Hanning)窗的。上述的窗生成程序196存貯了在四個緩沖存貯器134a，134b，134c和134d(圖5)中的四個漢寧窗的數(shù)字表達。每一個緩沖存貯器134a，134b，134c和134d都帶有四個諧音發(fā)生器220，230，240和250中的一個(圖5)。緩沖存貯器141在ROM140內(nèi)，它以256個存貯位置存貯一個標準的漢寧窗。存貯在該緩沖存貯器中的數(shù)據(jù)值a，b，c，d等可用增大的余弦公式(1-cos(2πx/256))計算，(式中x代表存貯在該緩沖存貯器中的每一個采樣)。為了在四個緩沖存貯器134中的一個內(nèi)，產(chǎn)生一個用于生成各種諧音音符的窗，首先要決定該窗的長度，然后，通過插入存貯在緩沖存貯器141中的漢寧窗的各個值，用新的數(shù)據(jù)點a’，b’，c’等填入該窗。
圖8B為該窗生成程序196(圖3)所執(zhí)行的各個步驟的流程圖。從步驟420開始，要決定為了產(chǎn)生該諧音音符要使用那個重新采樣的輸入有聲信號。例如，假設(shè)使用者已將該二個性別控制設(shè)置為+10％和-10％，當使用音樂效果發(fā)生器100時，使用者要選擇使用那個重新采樣的輸入有聲信號去產(chǎn)生一個諧音音符。使用者可以規(guī)定使用在速率為+10％時重新采樣的輸入有聲信號去產(chǎn)生第一個諧音音符，而使用在速率為-10％下重新采樣的輸入有聲信號去產(chǎn)生另一個諧音音符等。一旦該數(shù)字信號處理器決定了使用那個重新采樣的輸入有聲信號去產(chǎn)生不同的諧音音符時，在步驟422，開始要將該窗函數(shù)的長度設(shè)定為與相應(yīng)的重新采樣的輸入信號的周期的二倍相等(用多個采樣表示)。接著，在步驟424，將要產(chǎn)生的諧音音符的音調(diào)與該重新采樣的輸入信號的音調(diào)比較。假如該諧音音符的音調(diào)比該重新采樣的輸入音符的音調(diào)高，則該數(shù)字信號處理器進行至步驟426。在步驟426，該數(shù)字信號處理器決定在一個正的閾值以上的諧音音符的半音數(shù)目(X)。在本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例中，該正閾值設(shè)定為零個半音。在步驟428，通過將在步驟422計算的緩沖存貯器長度乘以下式2-x/12的結(jié)果，將存貯了用于產(chǎn)生該諧音音符的漢寧窗的緩沖存貯器的長度減小(式中，x為諧音音符在該正閾值以上的半音數(shù)目)。例如，假如該諧音音符有在該閾值以上的5個半音，則該緩沖存貯器的長度減小一個0.75因子。
假如要產(chǎn)生的該諧音音符的音調(diào)在該重新采樣的輸入音符的音調(diào)以下，則該窗的長度可以擴展。在步驟430，該數(shù)字信號處理器決定該諧音音符在一個負的閾值以下的半音數(shù)目(x)。在當前的優(yōu)選實施例中，該負閾值為在該輸入音符音調(diào)以下的24個半音。假如該諧音音符在該閾值以下，則保持該窗函數(shù)的緩沖存貯器的長度增加一個與下式結(jié)果相等的量2+x/12式中，x為在該閾值以下的半音數(shù)目。假如，假如要產(chǎn)生的諧音音符為在該輸入音符的音調(diào)以下的29個半音，則x＝5和保持該窗函數(shù)的緩沖存貯器的長度增加一個因子1.33。
在步驟434，要決定該窗函數(shù)的長度是否增加至一個比用于存貯該窗函數(shù)所要的存貯量大的量。假如是這樣，則將窗函數(shù)的長度設(shè)置為用于存貯該窗函數(shù)所需的最大的存貯量。
假如要產(chǎn)生的諧音音符不在該負的閾值以下，則該窗函數(shù)的長度仍保持與在步驟422中計算的一樣。
在計算了保持該窗函數(shù)的緩沖存貯器的長度之后，則要用窗的數(shù)據(jù)值去填入該緩沖存貯器134。這點，在步驟438是通過決定該緩沖存貯器141的長度(它目前是256)與在步驟428或432中決定的該緩沖存貯器的長度之比來完成的。在步驟440中，利用這個比值去給該窗的數(shù)據(jù)插值。例如，假如新的緩沖存貯器的長度為284個采樣，則通過在點0，0.9，1.8，2.7，用在圖4A，4B所示和上述的給輸入有聲信號重新采樣的同樣方法，給該數(shù)據(jù)插值，可以完成該緩沖存貯器134。
使用者還可以為每一個要產(chǎn)生的諧音音符規(guī)定一個音量比。這個音量比影響存貯在緩沖存貯器134中的各個采樣的大小。假如使用者對該不同諧音音符需要滿音量，則將該比值設(shè)定為1。假如使用者要求半音量，則將該比值設(shè)定為0.5。在步驟440中，決定該音量比。在步驟442中將在該緩沖存貯器134中的每一個值乘以該音量比。
返回至圖3，將音調(diào)改變程序200的輸出送至一個加法框210。在加法框210中，將該輸出與存貯在緩沖存貯器122中的干的音頻信號相加。該干的音頻信號和多個諧音信號組合送至一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器215。數(shù)模轉(zhuǎn)換器215產(chǎn)生一個多音的模擬信號。該信號是輸入音符和各種諧音音符的組合。如在“671專利”中所述那樣，假如該音調(diào)認別程序發(fā)現(xiàn)使用者唱出一種帶咝咝聲的音，則不產(chǎn)生輸出的各種諧音音符。帶咝咝聲的聲音是諸如“s”，“ch”，“sh”等的聲音。為了使各種諧音音符聲音逼真，這些信號的音調(diào)不改變。假如該音調(diào)認別程序發(fā)現(xiàn)使用者唱出帶咝咝聲的聲音，則該微處理器將所有要產(chǎn)生的諧音設(shè)置成與該輸入有聲信號一樣的音調(diào)。這樣，所有的各種諧音音符都具有和該輸入有聲信號相同的音調(diào)，但由于重新采樣和該音調(diào)改變程序200的執(zhí)行的綜合動作造成的音質(zhì)改變的影響，這些諧音音符的聲音與該輸入信號稍微有些不同。
為了產(chǎn)生比利用先前技術(shù)的音調(diào)改變方法所能獲得的諧音更自然的聲音，本發(fā)明再現(xiàn)了該重新采樣的輸入有聲信號的一部分。該一部分作為重新采樣的結(jié)果，是已經(jīng)經(jīng)過音調(diào)和音質(zhì)改變的。再在回到圖5，該數(shù)字信號處理器180所執(zhí)行的音調(diào)改變程序200是利用四個諧音發(fā)生器220，230，240和250系列完成的。每一個諧音發(fā)生器產(chǎn)生一個諧音音符。該諧音音符與存貯在緩沖存貯器122中的干的音頻信號混合。要產(chǎn)生的各種諧音音符送至在一根引線162上的數(shù)字信號處理器，并存貯在一個查找表260中?？梢岳迷谠摂?shù)字信號處理器內(nèi)的該查找表為每一個諧音音符決定基頻。
在該數(shù)字信號處理器內(nèi)的每一個諧音發(fā)生器產(chǎn)生存貯在該查找表260中的各種諧音音符中的一個音符。如上所述，該四個諧音發(fā)生器利用存貯在該諧音發(fā)生器所帶的緩沖存貯器134a，134b，134c或134d中的漢寧窗，以一個與要產(chǎn)生的諧音音符的基頻相等的速率，給多個重新采樣的輸入有聲信號中的一個定標。
該干的音頻信號和四個諧音發(fā)生器220，230，240和250中每一個的輸出信號均送至該加法框210。加法框210把左邊和右邊通道之間的多個信號分開。例如，諧音發(fā)生器220的輸出送至一個混合器224。該混合器允許使用者將所產(chǎn)生的諧音送往一個左邊或右邊的音頻通道，或送往該右邊和左邊音頻通道的一個混合器。同樣地，諧音發(fā)生器230，240和250的輸出送往相應(yīng)的混合器234，244和254。每一個混合器供應(yīng)一個加法框270。該加法框270將所有左邊通道的諧音信號綜合。同樣地，混合器224，234，244和254中的每一個供應(yīng)一個加法框272。該加法框272將所有右邊音頻通道的諧音信號綜合起來。
該數(shù)字信號處理器還從該緩沖存貯器122中讀取該干的音頻信號，并將它送至混合器284。使用者可以啟動該混合器284，將該干的音頻信號送往左邊和/或右邊的音頻通道的某種組合中。
雖然表示了包括四個諧音發(fā)生器的數(shù)字信號處理器180，但是技術(shù)熟練的人們會知道，根據(jù)所擁有的存貯器和該數(shù)字信號處理器的處理速度的不同，可以設(shè)置更多或更少的諧音發(fā)生器。
現(xiàn)轉(zhuǎn)至圖6，圖中表示四個諧音發(fā)生器中每一個所發(fā)揮的功能的詳細情況。四個諧音發(fā)生器中的每一個包括許多加窗的音頻發(fā)生器300，310，320和330。如上所述，每一個加窗的音頻發(fā)生器的工作就是利用漢寧窗給該重新采樣的輸入有聲信號定標。在該加窗的音頻發(fā)生器內(nèi)的一個定時器340賦予一個與要產(chǎn)生的諧音音符的基頻相等的值?？梢詮脑摬檎冶?60(如圖5所示)中決定基頻。該查找表260將每一個諧音音符與其相應(yīng)的基頻聯(lián)系起來。當定時器340向下計數(shù)至零時，向一個加窗的音頻發(fā)生器地址分配單元350送出一個信號。該信號尋找加窗音頻發(fā)生器300，310，320或330中的一個去開始定標過程。例如，假如該加窗音頻發(fā)生器300不在使用中，則首先用周期標志的值裝入一個緩沖器指針302。該周期標志的值標志著在緩沖存貯器128中用于產(chǎn)生諧音信號的重新采樣的輸入有聲信號的一個完整循環(huán)開始的位置。其次，裝入一個窗指針304，使該指針指向諧音發(fā)生器所帶的緩沖存貯器134a，134b，134c或134d的開始位置(圖5)。最后，將用于存貯所選擇的窗函數(shù)的采樣數(shù)目裝入一個計數(shù)器306中。數(shù)字信號處理器將窗函數(shù)中的采樣數(shù)目送經(jīng)各個諧音發(fā)生器，并存貯在存貯器位置370中，以便為所有加窗的音頻發(fā)生器利用。
在該緩沖器指針302之后，使窗指針304和計數(shù)器306初始化。然后，該加窗的音頻發(fā)生器開始一點一點地將存貯在相應(yīng)的緩沖存貯器128中的重新采樣的輸入有聲信號和存貯在相應(yīng)的緩沖存貯器中的漢寧窗相乘。相乘的結(jié)果送至一個加法框372。加法框372將從所有加窗的音頻發(fā)生器300，310，320和330來的輸出相加。在乘法完成之后，指針302和304前進，而計數(shù)器306減量。當計數(shù)器306達到零，和所有乘法已經(jīng)執(zhí)行時，該加窗音頻發(fā)生器給加窗音頻發(fā)生器地址分配單元350發(fā)一信號，說明該加窗音頻發(fā)生器可以再次使用。加窗音頻發(fā)生器310，320和330象加窗音頻發(fā)生器300一樣方式工作。
當使用者對著麥克風唱不同的音符時，所有定時器340，存貯在存貯器位置262(圖5)中的周期標志，存貯在存貯器位置370中的該窗函數(shù)的點數(shù)目，和存貯在存貯器位置134中的漢寧窗都動態(tài)地更新。
如上所述，對于具有音調(diào)在該輸入有聲信號音調(diào)以下的各種諧音音符，要計點漢寧窗，以使其長度等于或大于用來產(chǎn)生該諧音信號的輸入信號的周期的二倍。因此，為了產(chǎn)生為在該輸入有聲信號以下一個八音度的諧音信號，只需要一個加窗音頻發(fā)生器。然而，為了產(chǎn)生音調(diào)大于該輸入有聲音符音調(diào)的各種諧音音符，要縮短漢寧窗的長度。因此，為了產(chǎn)生在該重新采樣的輸入有聲信號音調(diào)以上的一個輸出信號，只需二個加窗的音頻發(fā)生器。
上述的音樂效果發(fā)生器將一個音質(zhì)改變的固定量加至一個音調(diào)改變的音符上。然而，可以動態(tài)地改變音質(zhì)改變量，以進一步提高一個數(shù)字處理的音符的逼真性。
如上所述，本發(fā)明的音樂效果發(fā)生器可以與具有預(yù)先錄制的旋律和/或諧音音軌的卡拉OK系統(tǒng)一起使用。另一種可供選擇的方法是，可以從一個鍵盤或一臺計算機上接收旋律或諧音音符。通常，預(yù)先錄制的旋律或諧音音符通過一個MIDI通道，傳至該音樂效果發(fā)生器。假如只需要產(chǎn)生一個諧音聲音，則該音樂效果發(fā)生器可從該MIDI口讀出所希望的諧音音符，找出要加在音符上的音質(zhì)改變量，并且通過利用前述的方法，再現(xiàn)該重新采樣的輸入音符的各個部分而產(chǎn)生該諧音音符。然而，假如需要產(chǎn)生多于一個諧音聲音，則通常需要每一個聲音的音符傳輸至它們自己的MIDI通道上。
在大多數(shù)情況下，送出諧音音符的MIDI控制器沒有足夠的空間通道，使每一個聲音可以使用一條單獨的通道?？梢岳靡粭l單一的MIDI通道去形成要產(chǎn)生的每一個旋律或諧音音符。然而，沒有一種實際的方法可以告知該音樂效果發(fā)生器，需要給一個單獨的旋律或諧音音符加多大的音質(zhì)改變量。從概念上說，可以給MIDI文件編碼。該MIDI文件利用經(jīng)過每一個音符，并決定要加多大的音質(zhì)改變量的MIDI信息來描述該旋律或諧音音符。但是，這種文件很難建造，并且假如當使用者唱時，要用一個鍵盤給該旋律/諧音音符編碼，則不能實時地建造這種文件。因此，一個音樂效果發(fā)生器需要能從一個單一的MIDI通道上接收旋律或諧音音符，并且能夠?qū)⒉煌囊糍|(zhì)改變量賦與構(gòu)成不同聲音的各種音符。
圖9A表示本發(fā)明的第一個另一種可供選擇的實施例。在這個實施例中，所有構(gòu)成一支給定歌曲的旋律或各種諧音音符都在一個單一的MIDI通道上編碼。給該音樂效果發(fā)生器編程，使它能讀出該各種音符，并能動態(tài)地實時將音質(zhì)改變量賦與該各種音符。用于實現(xiàn)本發(fā)明的這個實施例的硬件與圖3所示和上述的一樣。然而，該數(shù)字信號處理器180用略微不同的方式編程。
當使用者唱歌時，該音樂效果發(fā)生器500在一個單一的MIDI通道505上，從一個MIDI卡拉OK系統(tǒng)，一個鍵盤或計算機系統(tǒng)上接收一連串的旋律或不同的諧音音符。該數(shù)字信號處理器讀出該旋律或各種諧音音符，并且自動地將一個音質(zhì)改變量賦與一個處理單元515。最好，通過給該數(shù)字信號處理器編程，將要產(chǎn)生的旋律或諧音音符的音調(diào)與一個或多個音調(diào)閾值比較，來實現(xiàn)該自動音質(zhì)賦與單元515。
根據(jù)一個旋律或諧音音符在什么地方與閾值相關(guān)，可以按照某條預(yù)先決定或預(yù)先編程的規(guī)則來設(shè)定該音符的音質(zhì)。例如，假如有二個閾值，則音調(diào)比二個閾值高的一些音符可以用-10％的速率來重新采樣，而在二個閾值之間的一些諧音音符可以用-2％的速率來重新采樣，而在二個閾值以下的一些諧音音符可以用+5％的速率來進行重新采樣等。當然，對于在一個或多個音調(diào)閾值以上或以下的一些音符，音質(zhì)改變量可以是相同的。另一種可供選擇的方法是，可以給該音樂效果發(fā)生器編程，使得不需要給該音符加上音質(zhì)改變?？梢灶A(yù)先決定一個或多個音調(diào)閾值，或者通過引入該一個或多個閾值音符作為構(gòu)成該歌曲的MIDI文件開始處的MIDI信息，而為每一支歌曲編程。
作為將旋律或諧音音符的音調(diào)與一個音調(diào)閾值比較的另一種可供選擇的方案是，通過給該數(shù)字信號處理器編程，將該諧音音符的音調(diào)與存貯在一個單獨的MIDI文件中，并傳輸至在一個MIDI通道510上的音樂效果發(fā)生器的理想的旋律音符的音調(diào)進行比較，可以實現(xiàn)該自動音質(zhì)賦與單元515。通過讀取該理想的旋律音符，該音樂效果發(fā)生器可以向前搜索，以決定為了產(chǎn)生該諧音音符所需要的一個期望的音調(diào)改變量(假設(shè)歌唱者傾向于按鍵歌唱)。然后，根據(jù)期望的音調(diào)改變量的不同，該音樂效果發(fā)生器可以給每一個旋律音符修改音質(zhì)改變量。
作為又一個可供選擇的方案，通過給該數(shù)字信號處理器編程，將該一些旋律音符的音調(diào)與該輸入有聲音符的音調(diào)進行比較，以決定該諧音音符是在該旋律線之上或之下，可以實現(xiàn)該自動音質(zhì)賦與單元515?？梢詫⒃撝C音音符的音質(zhì)作為該諧音音符的音調(diào)與該輸入有聲音符的音調(diào)之間的音調(diào)差的函數(shù)來改變。因為所產(chǎn)生的一些諧音音符的音質(zhì)與該輸入口頭發(fā)聲音符不同，它們的聲音不象該輸入音符的音調(diào)改變的形式，因此增加了該復(fù)合聲音的逼真性。
圖9B表示根據(jù)本發(fā)明的音樂效果發(fā)生器的第二個可供選擇的實施例。這里，一個諧音音符的音質(zhì)不是用將各種諧音聲音從該輸入聲音中區(qū)分開來的方法來改變的，而是用模仿當歌唱者唱較高或較低的音符時，歌唱者的聲音是如何改變的方法來改變的。
音樂效果發(fā)生器520從歌唱者那里接收一個輸入的有聲信號，并分析該信號以決定其音調(diào)。該音樂效果發(fā)生器在一個MIDI通道530上接收一連串理想的旋律或諧音音符。這些諧音音符指示該輸入有聲信號應(yīng)該改變達到的音調(diào)。該數(shù)字信號處理器在該音樂效果發(fā)生器內(nèi)動態(tài)地將音質(zhì)改變量賦與要產(chǎn)生的一個音符，如方框540所表示的那樣。最好，該數(shù)字信號處理器將理想的音符的音調(diào)與該輸入有聲信號的音調(diào)比較，以選擇應(yīng)該將多大的音質(zhì)改變量加在音調(diào)改變了的輸出音符上。例如，音質(zhì)改變量可以隨著該輸入有聲信號和該理想諧音或旋律音符之間的音調(diào)差而線性變化。另一種可供選擇的方案是，可以采用階躍函數(shù)。這樣，在該理想音符的音調(diào)與該輸入有聲信號音調(diào)相差大于某個預(yù)先決定的量之前，該音質(zhì)不會改變。一旦決定了該音質(zhì)改變量，要對該數(shù)字輸入有聲信號進行重新采樣，并且如上所述，通過利用一個與該理想輸出音符的基頻相等的速率，再現(xiàn)該重新采樣的輸入音符的各個部分，而產(chǎn)生該輸出音符。
為了達到使一個逼真的音質(zhì)改變與在一個歌唱者聲帶內(nèi)發(fā)生的實際變化極其相似，對于一些音調(diào)比該輸入口頭發(fā)聲音符高的音符，該重新采樣的速率應(yīng)比原來的采樣速率慢。相反，對于音調(diào)在該輸入口頭發(fā)聲音符以下的一些音符，該重新采樣速率應(yīng)比該原來的采樣速率快。作為根據(jù)所需要的音調(diào)改變量來改變一個音符的音質(zhì)的另一個可供選擇的方案是，也可以根據(jù)該輸入有聲信號的響亮程度的變化，來改變音質(zhì)。該數(shù)字信號處理器分析該數(shù)字輸入有聲信號的大小，并且作為該輸入信號的大小的函數(shù)來選擇音質(zhì)改變量。另外，還可根據(jù)該輸入有聲信號唱的時間長度大小來改變音質(zhì)。一旦該音樂效果發(fā)生器決定了該輸入有聲信號的音調(diào)，則該數(shù)字信號處理器啟動一個內(nèi)部定時器。該內(nèi)部定時器始終監(jiān)視該音調(diào)保持在某些重新決定的極限內(nèi)的時間長度。該音質(zhì)改變量可以作為由該定時器記錄的時間長度的函數(shù)來選擇。技術(shù)熟練的人們將會理解，為了控制加在音符上的音質(zhì)改變量，可以使用許多不同的準則。
采用圖9B所示的音樂效果發(fā)生器時，該復(fù)合輸出信號的聲音更加逼真，因為該一些音符可以模仿當一個唱出的音符音調(diào)變化時，歌唱者聲音的音符音質(zhì)自然改變的方法。
雖然，本發(fā)明是針對各種口頭發(fā)聲的諧音發(fā)生器說明的，但本發(fā)明也有其他一些用途。一個例子是作為一個聲音假扮者，這時使用者對著麥克風說話，而會產(chǎn)生具有不同音質(zhì)和/或音調(diào)的一個輸出信號。假如該輸出信號具有一個在該輸入信號以下一個八音度的頻率，則可以建造一個裝置，其中用于數(shù)據(jù)重新采樣的音調(diào)改變量是固定的，并且只需要一個加窗的音頻發(fā)生器。這樣一種裝置對于執(zhí)行法律需要假裝證人的聲音的情況是有用的，或者作為應(yīng)答機的一部分，以隱蔽使用者的聲音。另一個可供選擇的用途是，希望使自己的聲音更低沉的無線電廣播員可以使用本發(fā)明。此外，當各種輸入音符是從各種樂器上接收的時，可以使用本發(fā)明。音質(zhì)改變和音調(diào)改變綜合的結(jié)果使得一種樂器的聲音好象另一種樂器的聲音。
另外，本發(fā)明的優(yōu)選實施例道先使用了重新采樣的音調(diào)改變方法，后面又采用根據(jù)蘭特(Lent)方法的音調(diào)改變方法。還可以理解，也可以使用相反的處理。這時，將利用蘭特方法產(chǎn)生的各種輸出信號存貯在一個緩沖存貯器中，并用一個新的速率重新采樣，以進一步改變音調(diào)。每一種方法一蘭特方法和利用重新采樣的音調(diào)改變方法，都如前述那樣工作。當按照相反次序?qū)崿F(xiàn)各個步驟時，要記住二個問題。第一問題是，根據(jù)蘭特方法工作的音調(diào)改變器的輸出不再直接控制整個輸出信號的基頻。因此，必需補償作為重新采樣結(jié)果出現(xiàn)的音調(diào)改變。例如，假如設(shè)置音質(zhì)改變控制，以便使歌唱者的聲音更女性化，則重新采樣的音調(diào)改變器可將音調(diào)向上調(diào)節(jié)，比如，12％。假如希望在440赫的頻率下產(chǎn)生一個音質(zhì)改變的輸出信號，則必須設(shè)置根據(jù)蘭特方法工作的該音調(diào)改變器，以便輸出一個具有基頻為440/1.12＝392.86赫的信號。一般，該關(guān)系為TSF＝LF*PSR式中TSF--音質(zhì)改變的輸出信號的基本音調(diào)的頻率；LF--根據(jù)蘭特方法工作的音調(diào)改變器的輸出信號的基本音調(diào)的頻率；PSR--重新采樣的音調(diào)改變器的音調(diào)改變66。這是(輸入采樣速率)/(重新采樣速率)的比值。
第二個問題是如圖6所示的諧音定時器340的時鐘源不同。當在處理中，蘭特方法的音調(diào)改變器是最后一個步驟時，則在具有CD(激光唱盤)質(zhì)量的音頻的系統(tǒng)中，使這個定時器以系統(tǒng)采樣速率，例如，44.1千赫減量。這可保證該蘭特方法音調(diào)改變器能以那個速率提供一個連續(xù)的音調(diào)改變音頻信號串。當該蘭特方法音調(diào)改變器通過其輸出端，達到重新采樣的音調(diào)改變器，而不是直接達到其輸出端時，該定時器340以該重新采樣的速率計時。這可保證二個處理同步進行。假如重新采樣以一個較高的速率進行，如圖4A所示那樣，則蘭特方法必須以一個較高的速率產(chǎn)生再現(xiàn)的音調(diào)周期，以便使數(shù)據(jù)可連續(xù)地供給該重新采樣的音調(diào)改變器。同樣，假如重新采樣以一個較低的速率進行，如圖4B所示那樣，則蘭特方法只需以一個較低的速率產(chǎn)生再現(xiàn)的音調(diào)周期，以便使數(shù)據(jù)可以連續(xù)地供給該重新采樣的音調(diào)改變器。
雖然表示和說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是可以理解，還可以作許多改變，而不會偏離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，本發(fā)明的范圍僅由下列的權(quán)利要求來決定。
權(quán)利要求
1.一種從一個輸入信號產(chǎn)生一個音質(zhì)改變的輸出信號的方法，它包括下列步驟接收一個已經(jīng)用一個第一速率采樣的一個輸入信號的數(shù)字表達；利用一個與該第一速率不同的第二速率，對一個輸入信號的所述數(shù)字表達進行重新采樣；通過周期性地抽取該重新采樣的輸入信號的一個片段，并且以一個與該輸出信號的基頻相等的速率，再現(xiàn)該各個抽取片段來產(chǎn)生該音質(zhì)改變了的輸出信號的一個數(shù)字表達。
2.一種從一個輸入信號產(chǎn)生一個音質(zhì)、音調(diào)改變的輸出信號的方法，它包括下列步驟接收已經(jīng)用一個第一速率采樣的一個輸入信號的一個數(shù)字表達；通過周期性地抽取該輸入信號的一個片段，并且以一個與該音調(diào)改變了的輸出信號的基頻相等的速率，再現(xiàn)該抽取的各個片段來產(chǎn)生一個音調(diào)改變的輸出信號的數(shù)字表達；通過以一個和該第一速率不同的第二速率，對該音調(diào)改變的輸出信號的數(shù)字表達進行重新采樣，來產(chǎn)生該音質(zhì)改變的輸出信號的一個數(shù)字表達。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，它還包括將該音質(zhì)改變的輸出信號的數(shù)字表達送至一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以便將該音質(zhì)改變的輸出信號的數(shù)字表達轉(zhuǎn)換為該音質(zhì)改變的輸出信號的模擬表達的步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該輸入信號具有一個基頻，并且其中，該音質(zhì)改變的輸出信號具有一個與該輸入信號的基頻一樣的基頻。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該輸入信號具有一個基頻，并且其中，該音質(zhì)改變的輸出信號具有一個與該輸入信號的基頻不同的基頻。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，接收該輸入信號的一個數(shù)字表達的步驟包括下列步驟接收該輸入信號的一個模擬表達；和將該輸入信號的該模擬表達送至一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以便將該輸入信號的該模擬表達轉(zhuǎn)換為該輸入信號的一個數(shù)字表達。
7.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，該輸入信號為由一種樂器產(chǎn)生的一個音符。
8.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，該輸入信號為一口頭發(fā)音的音符。
9.一種從一個輸入的有聲信號產(chǎn)生一個音質(zhì)改變的輸出有聲信號的方法，它包括下列步驟接收一個已經(jīng)以一個第一速率采樣的該輸入有聲信號的一個數(shù)字表達，并且以一個與該第一采樣速率不同的第二采樣速率，對該輸入有聲信號的該數(shù)字表達進行重新采樣，以產(chǎn)生一個重新采樣的輸入有聲信號；和通過利用一個窗函數(shù)周期性地抽取該重新采樣的輸入有聲信號的一個片段，并且以一個與該輸出有聲信號的基頻相等的速率，再現(xiàn)該多個抽取片段而產(chǎn)生該音質(zhì)改變的輸出有聲信號的一個數(shù)字表達。
10.一種從一個輸入有聲信號產(chǎn)生一個音質(zhì)，音調(diào)改變的輸出有聲信號的方法，它包括下列步驟接收一個已經(jīng)以一個第一速率采樣的該輸入有聲信號的一個數(shù)字表達，并且通過利用一個窗函數(shù)周期性地抽取該輸入有聲信號的一個片段，并以一個與該輸出有聲信號的基頻相等的速率再現(xiàn)該被抽取的多個片段而產(chǎn)生該音調(diào)改變的輸出有聲信號的一個數(shù)字表達；和通過以一個和該第一采樣速率不同的第二采樣速率，對該音調(diào)改變的輸出有聲信號的該數(shù)字表達進行重新采樣，而產(chǎn)生該音質(zhì)改變的輸出有聲信號的一個數(shù)字表達。
11.如權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，接收該輸入有聲信號的一個數(shù)字表達的步驟包括下列步驟接收該輸入有聲信號的一個模擬表達；和將該輸入有聲信號的該模擬表達送至一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以便將該輸入有聲信號的該模擬表達轉(zhuǎn)換為該輸入有聲信號的一個數(shù)字表達。
12.如權(quán)利要求9或10的方法，它還包括將該音質(zhì)改變的輸出有聲信號的該數(shù)字表達送至一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以便將該音質(zhì)改變的輸出有聲信號的該數(shù)字表達轉(zhuǎn)換為該音質(zhì)改變的輸出有聲信號的一個模擬表達的一些步驟。
13.如權(quán)利要求9或10的方法，其中，該輸入有聲信號具有一個基頻，并且該音質(zhì)改變的輸出有聲信號具有一個與該輸入有聲信號的基頻相同的基頻。
14.如權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，該輸入有聲信號具有一個基頻，而該音質(zhì)改變的輸出有聲信號具有一個與該輸入有聲信號的基頻不同的基頻。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，該輸入有聲信號和該音質(zhì)改變的輸出有聲信號具有一個基頻，而且其中，抽取該重新采樣的輸入有聲信號的一個片段的步驟還包括下列步驟產(chǎn)生一個窗函數(shù)，該窗函數(shù)的持續(xù)時間為該輸入有聲信號的基頻和該音質(zhì)改變的輸出有聲信號的基頻之差的函數(shù)；和將該窗函數(shù)與該重新采樣的輸入有聲信號的該數(shù)字表達相乘。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，該輸入有聲信號和該音調(diào)改變的輸出有聲信號具有一個基頻，并且其中，抽取該輸入有聲信號的一個片段的步驟還包括下列步驟產(chǎn)生一個窗函數(shù)，該窗函數(shù)的持續(xù)時間為該輸入有聲信號的基頻和該音調(diào)改變的輸出有聲信號的基頻之差的函數(shù)；和將該窗函數(shù)與該音調(diào)改變的輸出有聲信號的該數(shù)字表達相乘。
17.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，在重新采樣之前，將該輸入有聲信號的該數(shù)字表達存貯在一個數(shù)字存貯器中，并且其中，該輸入有聲信號的該數(shù)字表達包括許多循環(huán)，每一個循環(huán)占據(jù)許多存貯位置，對該輸入有聲信號的該數(shù)字表達進行重新采樣的步驟還包括下列步驟假如該第二采樣速率比該第一采樣速率快，則將每個循環(huán)的重新采樣的輸入有聲信號存貯在比該輸入有聲信號的該數(shù)字表達所占據(jù)的存貯器位置數(shù)目更多的存貯器位置中；和假如該第二采樣速率比該第一采樣速率慢，則將每個循環(huán)的該重新采樣的輸入有聲信號存貯在比該輸入有聲信號的該數(shù)字表達所占據(jù)的存貯器位置數(shù)目更少的存貯器位置中。
18.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，在重新采樣之前，將該音調(diào)改變的輸出有聲信號的該數(shù)字表達存貯在一個數(shù)字存貯器中，并且其中，該音調(diào)改變的輸出信號的該數(shù)字表達包括許多循環(huán)，每一循環(huán)占據(jù)許多存貯器位置，對該音調(diào)改變的輸出有聲信號的該數(shù)字表達進行重新采樣的步驟還包括下列步驟假如該第二采樣速率比該第一采樣速率快，則將每循環(huán)的該重新采樣的音調(diào)改變的輸出有聲信號存貯在比該音調(diào)改變的輸出有聲信號的該數(shù)字表達所占據(jù)的存貯器數(shù)目更多的存貯器位置中；和假如該第二采樣速率比該第一采樣速率慢，則將每循環(huán)的該重新采樣的音調(diào)改變的輸出有聲信號存貯在比該音調(diào)改變的輸出有聲信號的該數(shù)字表達所占據(jù)的存貯器位置數(shù)目更少的存貯器位置中。
19.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，對該輸入有聲信號重新采樣的步驟是通過對該輸入有聲信號的該數(shù)字表達進行插值來執(zhí)行的。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，對該輸入有聲信號的該數(shù)字表達進行插值的步驟是利用線性插值進行的。
21.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，對該音調(diào)改變的輸出有聲信號進行重新采樣的步驟是通過對該音調(diào)改變的輸出有聲信號的該數(shù)字表達進行插值來執(zhí)行的。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，對該音調(diào)改變的輸出有聲信號的該數(shù)字表達插值的步驟是利用線性插值進行的。
23.一種用于從一個輸入信號產(chǎn)生一個音質(zhì)改變的輸出信號的裝置，它包括一個數(shù)字存貯器；一個數(shù)字信號處理器，它用于接收已經(jīng)用一個第一速率進行采樣的該輸入信號的一個數(shù)字表達，并且用于在該數(shù)字存貯器中存貯該輸入信號的該數(shù)字表達；一種用于以一個與該第一速率不同的第二速率，對存貯在該數(shù)字存貯器中的該輸入信號的該數(shù)字表達進行重新采樣，和在該數(shù)字存貯器中存貯該重新采樣的輸入信號的裝置；和一個音調(diào)改變器，它用于通過周期性地抽取該重新采樣的輸入信號的一個片段，并且以一個和該音質(zhì)改變的輸出信號的一個基頻相等的速率，再現(xiàn)該多個被抽取的片段而產(chǎn)生該音質(zhì)改變的輸出信號的一個數(shù)字表達。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，它還包括一個麥克風，它用于將該輸入信號轉(zhuǎn)換為一個相應(yīng)的電氣輸入信號；和一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它用于以一個第一速率對該電氣輸入信號進行采樣，并將該電氣輸入信號轉(zhuǎn)換為該輸入信號的數(shù)字表達。
25.如權(quán)利要求23所述的裝置，它還包括一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它用于將該音質(zhì)改變的輸出信號的該數(shù)字表達轉(zhuǎn)換為該音質(zhì)改變的輸出信號的一個模擬表達。
26.如權(quán)利要求23所述的裝置，它還包括一個用于改變對該輸入信號進行重新采樣的該第二速率的控制。
27.如權(quán)利要求23的裝置，其中，該音調(diào)改變器通過利用一個窗函數(shù)對該重新采樣的輸入信號進行定標，而抽取該重新采樣的輸入信號的一個片段。
28.如權(quán)利要求27所述的裝置，其中，該音調(diào)改變器以一個和該輸入信號的基頻呈諧和相關(guān)關(guān)系的速率，利用該窗函數(shù)對該重新采樣的輸入信號進行定標。
29.如權(quán)利要求27所述的裝置，其中，該輸入信號具有一個基頻，和該音質(zhì)改變的輸出信號具有一個基頻，并且其中，該音調(diào)改變器還包括一個用于根據(jù)該輸入信號的基頻和該音質(zhì)改變的輸出信號的基頻之差，來調(diào)節(jié)該窗函數(shù)的持續(xù)時間的裝置。
30.如權(quán)利要求29所述的裝置，其中，假如該音質(zhì)改變的輸出信號的基頻大于該輸入信號的基頻，則該用于調(diào)節(jié)該窗函數(shù)持續(xù)時間的裝置使該窗函數(shù)的持續(xù)時間減少；并且假如該音質(zhì)改變的輸出信號的基頻小于該輸入信號的基頻，則該裝置使該窗函數(shù)的持續(xù)時間增加。
31.一個用于從一個輸入信號產(chǎn)生一個音質(zhì)改變和/或音調(diào)改變輸出信號的系統(tǒng)，它包括一個用于接收已經(jīng)以一個第一速率采樣的該輸入信號的一個數(shù)字表達的裝置；一個用于接收決定該音質(zhì)改變的輸出信號的第一個理想的基頻的第一個參考音符的裝置；一個比較器，它對所述參考音符進行分析，并作為所述分析的函數(shù)來選擇一個重新采樣的速率；一個數(shù)字信號處理器，它以該選擇的重新采樣速率，對該輸入信號的該數(shù)字表達進行重新采樣；和一個音調(diào)改變器，它用于通過周期性地抽取該重新采樣的輸入信號的一個片段，并且以一個和該參考音符的基頻相等的速率，再現(xiàn)該多個被抽取的片段而產(chǎn)生該音質(zhì)改變的輸出信號。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，該比較器通過將該參考音符的基頻與一個或多個閾值比較，而對該參考音符進行分析。
33.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，它還包括一個用于決定該輸入信號基頻的裝置；其中，該比較器通過將該參考音符的所述基頻與該輸入信號的所述基頻進行比較，而分析該參考音符，并且作為該參考音符的所述基頻與該輸入信號的所述基頻之差的函數(shù)來選擇該重新采樣的速率。
34.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，它還包括一個用于接收決定第二個基頻的第二個參考音符的裝置；其中，該比較器通過將所述第一個參考音符的所述基頻與該第二個參考音符的所述基頻進行比較，對該參考音符進行分析，并且作為該參考音符的該基頻與該第二個參考音符的該基頻之差的函數(shù)來選擇該重新采樣的速率。
35.一種從一個輸入信號產(chǎn)生一個音質(zhì)改變和/或音調(diào)改變的輸出信號的系統(tǒng)，它包括一個用于接收已經(jīng)以一個第一速率采樣的該輸入信號的一個數(shù)字表達的裝置；一個用于接收決定該音質(zhì)改變的輸出信號的一個理想基頻的參考音符的裝置；一個用于計算接收該輸入信號的時間長度的裝置；一個比較器，它分析用于接收該輸入信號的所述時間長度，并且作為所述時間長度的函數(shù)來選擇重新采樣的速率；一個數(shù)字信號處理器，它用于以所述的選擇的重新采樣速率對該輸入信號的該數(shù)字表達進行重新采樣；和一個音調(diào)改變器，它用于通過抽取該重新采樣的輸入信號的一個片段，并且以一個基本上與所述參考音符的基頻相等的速率，再現(xiàn)該多個被抽取的片段來產(chǎn)生該音質(zhì)改變的輸出信號。
36.一種用于從一個輸入信號產(chǎn)生一個音質(zhì)改變和/或音調(diào)改變的輸出信號的系統(tǒng)，它包括一個用于接收已經(jīng)用一個第一速率采樣的一個輸入信號的一個數(shù)字表達的裝置；一個用于接收決定該音質(zhì)改變的輸出信號的一個理想基頻的一個參考音符的裝置；一個比較器，它分析該輸入信號的該數(shù)字表達的大小，并且作為該數(shù)字表達大小的函數(shù)選擇一個重新采樣的速率；一個數(shù)字信號處理器，它以該選擇的重新采樣速率，對該輸入信號的該數(shù)字表達進行重新采樣；和一個音調(diào)改變器，它通過周期性地抽取該重新采樣的輸入信號的一個片段，并且以一個基本上和該參考音符的所述基頻相等的速率再現(xiàn)該多個被抽取的片段，來產(chǎn)生該音質(zhì)改變的輸出信號。
全文摘要
一種用于調(diào)整輸入信號的音質(zhì)和/或音調(diào)的方法，將輸入信號在第一速率采樣并將其貯存于存儲緩沖器122中。數(shù)字信號處理器180將貯存的輸入信號區(qū)別于第一速率重新采樣，輸入音符以該速率被原始采樣，并將該重新采樣的輸入信號貯存在第二存儲緩沖器128中。通過一個窗函數(shù)196、134用音調(diào)改變器200對該重新采樣的輸入信號進行定標，可以改變該重新采樣的輸入信號的音調(diào)從而產(chǎn)生一個輸出信號。重新取樣的數(shù)據(jù)以該速率被窗函數(shù)再現(xiàn)，該速率能決定輸出信號的音調(diào)。
文檔編號G10H1/043GK1145679SQ96190038
公開日1997年3月19日 申請日期1996年1月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月18日
發(fā)明者布賴恩·查爾斯·吉布森, 克里斯托弗·邁克爾·朱賓, 布賴恩·約翰·羅登 申請人:Ivl技術(shù)有限公司