專利名稱：用于卡拉ok、游戲機之類的聲音重放裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及聲音重放裝置和聲音重放方法，用此方法傳遞壓縮的聲音波形數(shù)據(jù)，在接收端對其解碼并重放為音響。本發(fā)明特別涉及一種聲音重放裝置和聲音重放方法，其中在需要它時產(chǎn)生聲音的情況和不需要它時產(chǎn)生聲音的情況之間使用不同的聲音波形數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。
本發(fā)明還涉及一種用于卡拉OK之類的聲音重放技術(shù)，其特征在于利用改進的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮采樣的聲音或聲音波形數(shù)據(jù)用于隨后的存儲。
本發(fā)明還涉及一種用于卡拉OK之類的聲音壓縮技術(shù)，當采樣的聲音或聲音波形數(shù)據(jù)以壓縮數(shù)據(jù)形式被使用時，這種技術(shù)允許選擇地使用一種或幾種不同的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。
本發(fā)明還涉及一種游戲裝置，該裝置能夠以壓縮數(shù)據(jù)的形式提供聲音數(shù)據(jù)或波形數(shù)據(jù)，并隨著游戲節(jié)目的進展被可聽地重放。
“卡拉OK”裝置是一種熟知的音樂重放裝置?？ɡ璒K裝置以其最簡單的形式用于重放從磁帶中選出的音樂片段，在磁帶上預(yù)先以模擬信號的形式錄有音樂片段。然而，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，磁帶幾乎被CD(光盤)或LD(激光盤)所取代，從而使要被記錄在上面的模擬信號已被數(shù)字信號取代，并且要和數(shù)字信號一起記錄的數(shù)據(jù)也已包括各種附加信息，例如伴隨著基本的音樂片段數(shù)據(jù)的圖象數(shù)據(jù)和抒情歌詞數(shù)據(jù)。
近來，代替CD或LD，通信型的卡拉OK裝置已快速地得到廣泛的應(yīng)用。這種通信型卡拉OK裝置一般可分成兩類非累積型(non-accumulating type)，其中要被重放的音樂片段的一組數(shù)據(jù)(即音樂片段數(shù)據(jù))在每次選擇重放的音樂片段時通過通信線路被接收；以及累積型，其中通過通信線路接收的每組音樂片段數(shù)據(jù)被累積存儲在卡拉OK裝置的內(nèi)部存儲裝置(硬盤裝置)中，用這種方式，每當選擇累積的一組特定的音樂片段數(shù)據(jù)時，所選數(shù)據(jù)便從存儲裝置中被讀出。目前，由于通信費用，累積型卡拉OK裝置比非累積型卡拉OK裝置更為流行。
在大多數(shù)通信型卡拉OK裝置中，使用了最近的或最新的數(shù)據(jù)壓縮與通信技術(shù)，以便減少每個音樂片段的音樂片段數(shù)據(jù)的總的數(shù)據(jù)量，從而實現(xiàn)最小的通信時間(因而最小的通信費用)和最小的所需存儲空間。換句話說，通信型卡拉OK裝置，如果它們完全和在CD或LD上記錄的方式一樣使用常規(guī)的PCM數(shù)據(jù)(即通過采樣全部音樂片段而獲得的數(shù)據(jù))，根據(jù)所需的通信費用和通信時間看來是不滿意的。因而，在常規(guī)的通信型卡拉OK裝置中，包含在音樂片段數(shù)據(jù)中的和演奏相關(guān)的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換或編碼成符合MIDI(音樂設(shè)備數(shù)字接口)標準的數(shù)據(jù)(以后稱為“MIDI數(shù)據(jù)”)，并且難于編碼成MIDI數(shù)據(jù)的作為背景合唱的聲音被進行PCM編碼，以便被表示為數(shù)據(jù)壓縮編碼的形式。ADPCM(自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制)(Adaptive Differential Pulse CodeModulation)形式一般已被經(jīng)常用作數(shù)據(jù)壓縮編碼形式。這可以減少每個音樂片段的音樂片段數(shù)據(jù)的總數(shù)據(jù)量，借以有效地節(jié)省通信時間和存儲容量。
ADPCM數(shù)據(jù)雖然呈壓縮數(shù)據(jù)形式，但它仍然在數(shù)據(jù)總量上遠大于MIDI數(shù)據(jù)，因而占用卡拉OK裝置中可利用的存儲容量的大部分(大約三分之二)，這已經(jīng)成為限制在卡拉OK裝置的存儲裝置中可存儲的音樂片段數(shù)據(jù)數(shù)量的主要因素。這也相當?shù)叵拗屏藴p少用于音樂片段數(shù)據(jù)通信所需的時間和費用。
此外，常規(guī)的電子游戲裝置可以進行游戲和演奏音樂，通過按順序執(zhí)行用于游戲主體的程序并按順序讀出附加數(shù)據(jù)，例如和游戲有關(guān)的BGM(背景音樂)數(shù)據(jù)，圖象數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)，按照游戲的進展可視地顯示圖象和可聽地產(chǎn)生聲音(例如人聲和效果聲)。
然而，未配備CD-ROM的游戲裝置即可拆地安裝ROM盒的那類游戲裝置，游戲程序和極少需要的附加數(shù)據(jù)必須被預(yù)先寫入ROM中，這對游戲的進行是絕對重要的并且永遠不能被省略。由符合MIDI標準的數(shù)據(jù)構(gòu)成的BGM數(shù)據(jù)不需要大的存儲空間，因而省略BGM數(shù)據(jù)基本上不能節(jié)省存儲容量。與此相反，在進行游戲時不經(jīng)常使用聲音數(shù)據(jù)，并且可以用作為字符圖象進行視覺顯示的字符數(shù)據(jù)代替，盡管它們的數(shù)據(jù)總量比BGM數(shù)據(jù)大；因而，聲音數(shù)據(jù)可以經(jīng)常被部分地省略而不會給游戲的進行帶來不利影響。
因此，在現(xiàn)在的游戲裝置以及使用這種ROM盒的裝置中，極少需要的聲音數(shù)據(jù)在基本游戲程序、圖象數(shù)據(jù)和BGM數(shù)據(jù)已被寫入ROM盒之后被存儲在盒的有限的區(qū)域中。因而，在聲音數(shù)據(jù)被存儲在這種ROM盒的這種游戲裝置中，使用ADPCM技術(shù)作為壓縮聲音數(shù)據(jù)的方法，以便使存儲聲音數(shù)據(jù)所需的存儲空間最小。這種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)可以顯著地減少聲音數(shù)據(jù)的總數(shù)據(jù)量，使得聲音數(shù)據(jù)可以以足夠的數(shù)量存儲在ROM盒中，以便在游戲進行期間較大地增強音樂效果。
然而，對于近期的游戲軟件，用于游戲主體的程序和圖象數(shù)據(jù)越來越大，這必然限制了在ROM盒中用于BGM數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)的存儲區(qū)。因而，盡管ADPCM數(shù)據(jù)呈壓縮數(shù)據(jù)形式，其數(shù)據(jù)總量也遠大于MIDI數(shù)據(jù)，它必須通過轉(zhuǎn)換成字符數(shù)據(jù)被進一步減少，結(jié)果只有極小地需要的聲音數(shù)據(jù)可以存儲在ROM盒中。這帶來的問題是，即使聲音數(shù)據(jù)利用ADPCM壓縮技術(shù)壓縮，其可在ROM盒中存儲的數(shù)據(jù)總量也不能顯著地增加。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種聲音重放裝置和聲音重放方法，所述裝置和方法能夠用較高的壓縮率壓縮采樣的聲音或聲音波形數(shù)據(jù)，從而有效地節(jié)省存儲容量與/或通信時間。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種音樂重放裝置，例如卡拉OK裝置，它能夠完成上述的目的。
雖然一般希望進一步提高數(shù)據(jù)壓縮率，但用較高的壓縮率壓縮的數(shù)據(jù)將用較長的解碼時間，因而必須在處理時適當考慮必須響應(yīng)聲音發(fā)生請求實時地重放聲音的情況。
因此，本發(fā)明的另一個目的在于提供一種聲音重放裝置和聲音重放方法，其中使用在需要快速地實時地產(chǎn)生聲音的情況和不需要快速地實時產(chǎn)生聲音的情況之間的不同的聲音波形數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種音樂重放裝置和音樂重放方法，它允許任何一種或幾種不同的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)被選擇地用于壓縮采樣的聲音或聲音波形數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種實現(xiàn)上述目的電子游戲裝置，特別是提供一種這樣的電子游戲裝置，借助于在游戲裝置的主體中設(shè)置用于把索引信息轉(zhuǎn)換成聲音頻譜的代碼手冊，即使利用具有有限存儲容量的存儲介質(zhì)，例如ROM盒，該裝置也能夠處理足夠數(shù)量的聲音數(shù)據(jù)。
應(yīng)該說明，這里出現(xiàn)的術(shù)語“聲音”用來廣義地不僅指人的聲音，而且指任何其它選擇的聲音，例如效果聲或模擬聲。此外，這里使用的術(shù)語“聲音數(shù)據(jù)”或“聲音波形數(shù)據(jù)”指MIDI數(shù)據(jù)之外的數(shù)據(jù)，特別是根據(jù)采樣波形數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。即采樣波形數(shù)據(jù)(PCM數(shù)據(jù))基本上叫作“聲音數(shù)據(jù)”或“聲音波形數(shù)據(jù)”，并且在需要時通過壓縮采樣的波形數(shù)據(jù)而獲得的數(shù)據(jù)也叫作“聲音數(shù)據(jù)”或“聲音波形數(shù)據(jù)”。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種聲音重放裝置，所述裝置包括接收裝置，用來從聲音重放裝置的外部接收用預(yù)定的第一數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)；第一解碼裝置，解碼通過接收裝置接收的聲音數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)壓縮裝置，用來利用預(yù)定的第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、第一數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮由第一解碼裝置解碼的聲音數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)使用的數(shù)據(jù)壓縮率比由第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)使用的數(shù)據(jù)壓縮率高；第二解碼裝置，用于解碼由第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)；以及根據(jù)由第二解碼裝置解碼的聲音數(shù)據(jù)產(chǎn)生聲音信號的裝置。
在這種聲音重放裝置中，從外部接收的聲音數(shù)據(jù)是利用采用高壓縮率的第一數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的數(shù)據(jù)。這樣，當通過通信線路接收利用第一數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的數(shù)據(jù)時，便能有效地節(jié)省通信時間和費用。接收的聲音數(shù)據(jù)用第一解碼裝置解碼，然后由數(shù)據(jù)壓縮裝置利用第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮。此后，用第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)被這樣壓縮的聲音數(shù)據(jù)由第二解碼裝置解碼，從而根據(jù)解碼的聲音數(shù)據(jù)產(chǎn)生音樂聲音。因為第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)使用比第一數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)低的壓縮率，所以解碼壓縮的聲音數(shù)據(jù)不占用長的時間，這樣，可以利用快速響應(yīng)滿足實時地發(fā)聲要求。因此，通過在需要實時地發(fā)聲的情況和不需要實時地發(fā)聲的情況之間使用不同的聲音波形壓縮技術(shù)，可以實現(xiàn)彼此兼容的節(jié)省通信時間和實時響應(yīng)。
作為一個例子，利用第一數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)用利用矢量量化技術(shù)規(guī)定聲音數(shù)據(jù)的頻譜和頻譜包絡(luò)的信息組合表示，第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)根據(jù)自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)技術(shù)。例如，矢量量化技術(shù)使用的壓縮率大約為由ADPCM技術(shù)使用的壓縮率的3倍。
在通常的卡拉OK裝置中，對于采樣的背景合唱之類的聲音數(shù)據(jù)，用ADPCM數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)(ADPCM聲音數(shù)據(jù))被存儲，從而通過解碼并重放存儲的聲音數(shù)據(jù)執(zhí)行背景合唱之類的附加的演奏。這樣，通過使用ADPCM數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)作為上述的第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，在常規(guī)卡拉OK裝置中的重放機制可以直接地用于本發(fā)明中。這就是說通過沿傳輸頻道發(fā)送使用較高的壓縮率利用矢量量化技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)，和發(fā)送常規(guī)的ADPCM聲音數(shù)據(jù)相比，能夠顯著地減少所需的數(shù)據(jù)傳輸時間。然而，盡管當前使用的卡拉OK裝置的大多數(shù)可以處理ADPCM聲音數(shù)據(jù)，但是它們不能處理矢量量化的聲音數(shù)據(jù)。因此，按照本發(fā)明，卡拉OK裝置解碼矢量量化的聲音數(shù)據(jù)成為原始的聲音數(shù)據(jù)，并也用ADPCM數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮解碼的聲音數(shù)據(jù)。這一方案允許矢量量化的聲音數(shù)據(jù)被傳送到只能處理ADPCM聲音數(shù)據(jù)的卡拉OK裝置中。
矢量量化的聲音數(shù)據(jù)對噪聲不敏感(具有高的強度)。因而，在用于存儲于存儲器中的聲音數(shù)據(jù)的非實時傳送中，聲音數(shù)據(jù)可用高強度的高壓縮率的壓縮技術(shù)壓縮，但是，在實時地傳送聲音的聲音數(shù)據(jù)時，低強度低壓縮率的常規(guī)的(ADPCM)壓縮技術(shù)可以直接地用來壓縮聲音數(shù)據(jù)。
本發(fā)明還提供一種音樂重放裝置，該裝置包括存儲裝置，用于存儲給定的音樂片段的要被用于重放音樂的音樂演奏數(shù)據(jù)和隨著音樂要被重放的聲音數(shù)據(jù)，其中的聲音數(shù)據(jù)通過利用矢量量化技術(shù)組合規(guī)定頻譜圖形的和頻譜包絡(luò)的信息，以壓縮的數(shù)據(jù)形式表示；讀出裝置，用于響應(yīng)重放地演奏音樂片段的指令從存儲裝置中讀出音樂演奏數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)；音調(diào)產(chǎn)生裝置，用來根據(jù)從存儲裝置中讀出的音樂演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生音樂聲音；解碼裝置，用來解碼從存儲裝置中讀出的聲音數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生聲音波形信號；以及用來可聽地產(chǎn)生由解碼裝置解碼的聲音數(shù)據(jù)的聲音和由音調(diào)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的音樂聲音的裝置。
在這種音樂重放裝置中，背景合唱之類的采樣的聲音數(shù)據(jù)使用比ADPCM數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的壓縮率高的壓縮率壓縮并被存儲在存儲裝置中。這些數(shù)據(jù)在傳統(tǒng)上是用ADPCM數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的。這可以大大節(jié)省存儲容量。此外，如果利用矢量量化技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)通過通信線路被接收，則可以有效地節(jié)省通信時間和通信費用。
本發(fā)明還提供一種音樂重放裝置，該裝置包括數(shù)據(jù)供給裝置，用于提供被用于重放音樂的音樂演奏數(shù)據(jù)和隨音樂要被重放的聲音數(shù)據(jù)，所述聲音數(shù)據(jù)是用幾種不同的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)之一壓縮過的；識別裝置，用來識別由數(shù)據(jù)提供裝置提供的壓縮的聲音數(shù)據(jù)所使用的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，解碼裝置，按照由識別裝置識別的數(shù)據(jù)在壓縮技術(shù)，解碼聲音數(shù)據(jù)；音調(diào)產(chǎn)生裝置，根據(jù)由數(shù)據(jù)提供裝置供給的音樂演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生音樂聲；以及用于可聽地產(chǎn)生解碼的聲音數(shù)據(jù)的聲音和由音調(diào)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的音樂聲的聲音的裝置。
利用這種方案，其中識別裝置識別由數(shù)據(jù)供給裝置供給的聲音數(shù)據(jù)是由哪一種不同的壓縮技術(shù)壓縮的，解碼裝置按照識別裝置識別的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)解碼聲音數(shù)據(jù)，便可以在使用壓縮數(shù)據(jù)形式的采樣的聲音或聲音波形數(shù)據(jù)的情況下，可以選用任意一種或幾種不同的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。例如，能夠處理利用矢量量化技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)和利用ADPCM技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)。這樣，便可以象過去一樣處理ADPCM數(shù)據(jù)，并且還能夠正確地處理這樣的應(yīng)用，其中要求通過使用利用矢量量化技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)節(jié)省存儲容量和通信時間。
本發(fā)明還提供一種電子游戲機，它包括用于按照游戲節(jié)目的進展產(chǎn)生聲音數(shù)據(jù)的裝置，聲音數(shù)據(jù)是以按照矢量量化技術(shù)壓縮的數(shù)據(jù)形式表示的；對產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)解碼的解碼裝置；以及可聽地產(chǎn)生解碼的聲音數(shù)據(jù)的聲音的裝置。
在這種電子游戲裝置中，傳統(tǒng)上用ADPCM數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的人聲、效果聲之類的采樣的聲音數(shù)據(jù)利用壓縮率比ADPCM數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)高的壓縮率壓縮并被存儲在存儲裝置中。這大大節(jié)省了存儲容量。也就是說，用矢量量化技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)(矢量量化聲音數(shù)據(jù))被存儲在存儲著程序的有限的存儲容量的存儲介質(zhì)例如ROM盒中，并且在游戲裝置本體內(nèi)還設(shè)置有包括用于解碼壓縮數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換表的解碼裝置。利用這種方案，和如同過去那樣存儲ADPCM聲音數(shù)據(jù)相比，可以在預(yù)定容量的給定存儲區(qū)域中存儲較大量的聲音數(shù)據(jù)。這樣，本發(fā)明的游戲裝置能夠按照游戲的進展產(chǎn)生正確的多樣化的高質(zhì)量的聲音，借以顯著地增加游戲的娛樂效果。
為了更好地理解本發(fā)明的上述的和其它的特點，下面結(jié)合


本發(fā)明的最佳實施例，其中圖1是使用按照本發(fā)明的聲音重放裝置的卡拉OK裝置的第一實施例的全部硬件結(jié)構(gòu)方塊圖；圖2a至2c是要被用于圖1的卡拉OK裝置中的音樂片段數(shù)據(jù)的格式的例圖；圖3是說明圖1的代碼手冊的表的內(nèi)容的例圖；圖4是簡要說明通過矢量量化技術(shù)把聲音數(shù)據(jù)量化成索引信息和輔助信息的方式圖；圖5是簡要說明根據(jù)用矢量量化技術(shù)壓縮的矢量量化聲音數(shù)據(jù)解碼成原始聲音數(shù)據(jù)的方式的圖；圖6是本發(fā)明第二實施例的整個硬件結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖7是本發(fā)明第三實施例的整個硬件結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖8是在圖7的第三實施例中使用的音樂片段數(shù)據(jù)的示例的格式圖；圖9是按照本發(fā)明第四實施例的游戲裝置的整個硬件結(jié)構(gòu)的方塊圖；以及圖10是在圖9的第四實施例中使用的游戲相關(guān)信息的數(shù)據(jù)存儲格式的例圖。
圖1是作為按照本發(fā)明的聲音重放裝置的一個例子的卡拉OK裝置70的第一實施例的整個硬件結(jié)構(gòu)方塊圖。
本實施例將按照關(guān)于所謂“累積型”卡拉OK裝置70說明如下，它是一個通過通信接口6和通信網(wǎng)絡(luò)80和中央主計算機90相連的終端裝置，用來接收從主計算機90發(fā)送的一個或幾個音樂片段數(shù)據(jù)并把接收的數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)部硬盤中。
按照第一實施例，中央主計算機90使用矢量量化技術(shù)以相當高的壓縮率壓縮音樂片段的數(shù)據(jù)聲音數(shù)據(jù)D1-Dn，并把壓縮的數(shù)字聲音數(shù)據(jù)(以后稱作“矢量量化聲音數(shù)據(jù)”)加到音樂片段數(shù)據(jù)的首標和MIDI數(shù)據(jù)部分，借以形成圖2A所示的音樂片段數(shù)據(jù)。中央主計算機90通過通信線路80按照預(yù)定的通信方法把這樣形成的音樂片段數(shù)據(jù)發(fā)送給卡拉OK裝置70?？ɡ璒K裝置70在從主計算機90收到音樂片段數(shù)據(jù)之后，則使用比矢量量化技術(shù)的壓縮率低的ADPCM技術(shù)把音樂片段數(shù)據(jù)的矢量量化的聲音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ADPCM數(shù)據(jù)(自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制的數(shù)據(jù))。然后把得到的ADPCM數(shù)據(jù)存儲在卡拉OK裝置70的硬盤裝置(HDD)5中。上述的“矢量量化的聲音數(shù)據(jù)”后面將結(jié)合圖4詳細說明。
卡拉OK裝置70包括微處理器單元(CPU)1，存儲器2例如其中具有預(yù)先存儲的操作程序的ROM(只讀存儲器)和工作與數(shù)據(jù)存儲器3例如RAM(隨機存取存儲器)，并且在微機系統(tǒng)的控制下進行各種操作。
CPU1控制卡拉OK裝置70的全部操作。CPU1通過數(shù)據(jù)和地址總線21和下列單元相連程序存儲器2，工作和數(shù)據(jù)存儲器3，面板接口4，硬盤裝置(HDD)5，ADPCM編碼裝置9，音調(diào)發(fā)生器電路1 0，ADPCM數(shù)據(jù)解碼裝置11，效果賦予電路14，圖象產(chǎn)生電路16和背景圖象重放電路18。一個或幾個附屬裝置，例如包括MIDI接口電路和用于激光盤(LD)或光盤(CD)的自動轉(zhuǎn)換器的背景圖象重放裝置也可以和CPU1相連，雖然這里略去這種附件的說明。
作為只讀存儲器(ROM)的程序存儲器2中已預(yù)先存儲有用于CPU1的系統(tǒng)相關(guān)程序，用于在硬盤裝置5中加載存儲的系統(tǒng)相關(guān)程序的程序，以及各種參數(shù)、數(shù)據(jù)等。
用于暫時存儲從硬盤裝置5加載的系統(tǒng)程序以及在CPU1執(zhí)行程序時產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)的工作與數(shù)據(jù)存儲器3在預(yù)定的地址區(qū)被提供用作寄存器和標記。
面板接口(I/F)4把各操作員在卡拉OK操作板(未示出)或遙控器上發(fā)出的指令轉(zhuǎn)換成可被CPU1處理的信號并把轉(zhuǎn)換的信號送到數(shù)據(jù)和地址總線21上。
硬盤裝置5具有例如幾百兆到幾千兆字節(jié)范圍內(nèi)的存儲容量，并存儲用于卡拉OK裝置70的卡拉OK操作系統(tǒng)程序。按照本發(fā)明，存儲在硬盤裝置5中的音樂片段的聲音數(shù)據(jù)(例如背景合唱的人的聲音數(shù)據(jù))即采樣的聲音波形數(shù)據(jù)被壓縮成ADPCM數(shù)據(jù)。當然，可以表示為MIDI標準數(shù)據(jù)的音樂片段中的注釋數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)以MIDI的形式存儲。顯然，可以存儲在硬盤裝置5中的音樂片段數(shù)據(jù)不僅可以通過通信網(wǎng)絡(luò)80被提供，而且可以通過軟盤驅(qū)動器、CD-ROM驅(qū)動器(未示出)或其它裝置讀出而提供。
通信接口6按照其通信方案重放通過通信網(wǎng)絡(luò)80發(fā)送的作為原始的首標、MIDI數(shù)據(jù)部和聲音數(shù)據(jù)部(矢量量化聲音數(shù)據(jù))的數(shù)據(jù)的音樂片段數(shù)據(jù)，并把該數(shù)據(jù)送到矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置7。
矢量量化解碼裝置7把通過通信接口6接收的含在矢量量化聲音數(shù)據(jù)中的索引信息34根據(jù)代碼手冊8轉(zhuǎn)換成頻譜圖形，并根據(jù)轉(zhuǎn)換的頻譜圖形與輔助信息重放原始的數(shù)字聲音數(shù)據(jù)。然后，矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置7和首標與MIDI數(shù)據(jù)部分的數(shù)據(jù)一道把再現(xiàn)的或解碼的數(shù)據(jù)送給ADPCM編碼裝置9。
代碼手冊8是一種用于把索引信息轉(zhuǎn)換成聲音數(shù)據(jù)的特定圖形的轉(zhuǎn)換表，并且可以是一個專用存儲器或可以以硬盤裝置5內(nèi)的合適的區(qū)域被提供。要被存儲在代碼手冊8中的數(shù)據(jù)可以通過通信網(wǎng)絡(luò)80被提供或從軟盤驅(qū)動器或CD-ROM驅(qū)動器讀入。
ADPCM編碼裝置9把由矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置7解碼的數(shù)字聲音數(shù)據(jù)編碼成為ADPCM數(shù)據(jù)。含有由ADPCM編碼裝置9編碼成為ADPCM數(shù)據(jù)的聲音數(shù)據(jù)的音樂片段數(shù)據(jù)被存儲在硬盤裝置5中。
也就是說，按照上述實施例的卡拉OK裝置70接收含有聲音數(shù)據(jù)的音樂片段數(shù)據(jù)，所述聲音數(shù)據(jù)是以能以比ADPCM數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)高的壓縮率壓縮數(shù)據(jù)的矢量量化技術(shù)壓縮過的，然后使用矢量量化技術(shù)解碼接收的音樂片段數(shù)據(jù)中的聲音數(shù)據(jù)。此后，卡拉OK裝置70再使用ADPCM數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮解碼的聲音數(shù)據(jù)，以便把再次壓縮過的聲音數(shù)據(jù)插入音樂片段數(shù)據(jù)中，供隨后存儲在硬盤驅(qū)動器5或直接傳遞到ADPCM數(shù)據(jù)解碼裝置11中。
能夠在幾個頻道中同時產(chǎn)生音調(diào)信號的音調(diào)發(fā)生器電路10接收符合MIDI標準的由數(shù)據(jù)和地址總線2 1提供的音調(diào)磁道的音調(diào)數(shù)據(jù)，根據(jù)接收的音調(diào)數(shù)據(jù)產(chǎn)生音調(diào)信號，然后把產(chǎn)生的音調(diào)信號送到混合器電路12。
在音調(diào)發(fā)生器電路10中的用于同時產(chǎn)生多個音調(diào)信號的音調(diào)產(chǎn)生通道可以根據(jù)時分使用一個電路或?qū)τ诿恳煌ǖ捞峁┮粋€電路來實現(xiàn)。
在音調(diào)發(fā)生器電路10中可以根據(jù)不同的應(yīng)用使用任何音調(diào)信號產(chǎn)生方法。例如，可以使用的已知音調(diào)信號產(chǎn)生方法有存儲器讀出方法，其中在波形存儲器中存儲的音調(diào)波形采樣值數(shù)據(jù)按照相應(yīng)于要被產(chǎn)生的音調(diào)的音高(pitch)而變化的地址數(shù)據(jù)被相繼地讀出；FM方法，其中音調(diào)波形采樣值數(shù)據(jù)通過使用上邊的地址數(shù)據(jù)作為相角參數(shù)進行預(yù)定的頻率調(diào)制操作而被獲得；或AM方法，其中音調(diào)波形采樣值數(shù)據(jù)通過使用上述的地址數(shù)據(jù)作為相角參數(shù)數(shù)據(jù)進行預(yù)定的幅值調(diào)制而被獲得。此外，音調(diào)發(fā)生器電路10也可以使用物理模型方法，其中音調(diào)波形通過模擬自然樂器的音調(diào)產(chǎn)生原理的算法而被合成；諧波合成法，其中音調(diào)波形通過在基波上增加多個諧波而被合成；峰段(formant)合成法，其中音調(diào)波形通過使用具有特定頻譜分布的峰段波形而被合成；或使用VCO、VCF或VCA的模擬合成器法。此外，音調(diào)發(fā)生器電路10可以不用專用硬件而通過組合使用DSP和微程序或組合使用CPU與軟件程序來實現(xiàn)。
ADPCM數(shù)據(jù)解碼裝置11通過對ADPCM數(shù)據(jù)進行位轉(zhuǎn)換和頻率轉(zhuǎn)換處理擴展包含在來自硬盤裝置5的音樂片段數(shù)據(jù)中的或包含在來自ADPCM編碼裝置9的音樂數(shù)片段數(shù)據(jù)中的ADPCM數(shù)據(jù)，從而重現(xiàn)原始的聲音信號(PCM信號)。注意ADPCM數(shù)據(jù)解碼裝置11有時可以按照預(yù)定的節(jié)距信息產(chǎn)生節(jié)距移動的聲音信號。
混合器電路12混合來自音調(diào)發(fā)生器電路10的音調(diào)信號、來自ADPCM數(shù)據(jù)解碼裝置11的聲音信號以及來自麥克風13的聲音信號，然后把混合的結(jié)果送給效果賦予電路14。
效果賦予電路14對從混合器電路12送出的混合結(jié)果賦予音樂效果，例如回聲與/或交混回響，然把得到的被賦予效果的信號送到聲音輸出裝置15。效果賦予電路14按照存儲在音樂片段數(shù)據(jù)的效果控制磁道上的控制數(shù)據(jù)決定要被賦予的每個效果的種類和程度。
聲音輸出裝置15通過包括放大器和揚聲器的音響系統(tǒng)可聽地重放所述音調(diào)和聲音信號。當然，在適當位置提供有D/A轉(zhuǎn)換器，盡管在圖中沒有專門示出。根據(jù)D/A轉(zhuǎn)換器所處的位置，混合器電路12可以作為數(shù)字混合器或作為模擬混合器，并且效果賦予電路14可以作為數(shù)字效果器或模擬效果器。
圖象產(chǎn)生電路16根據(jù)從在歌詞磁道上記錄的MIDI數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的字符代碼、表示圖象要被顯示的特定位置的字符數(shù)據(jù)、表示圖象要被顯示的特定時間長度的顯示時間數(shù)據(jù)、以及按照音樂片段的進展用于按順序改變畫面的顯示色彩的掃描順序數(shù)據(jù)產(chǎn)生要被可見地顯示的歌詞的圖象。
背景圖象重現(xiàn)電路18從CD-ROM17中選擇地重現(xiàn)相應(yīng)于要被演奏的音樂片段風格或類型的預(yù)定的背景圖象，并把重現(xiàn)的背景圖象送到圖象混合電路19中。
圖象混合電路19把從圖象產(chǎn)生電路16輸出的歌詞圖象迭加到從背景圖象重現(xiàn)電路18輸出的背景圖象上，并把所得的迭加的圖象送到圖象輸出電路20。
圖象輸出電路20可見地顯示由圖象混合電路19輸出的背景圖象和歌詞圖象的合成或混合圖象。
圖2表示圖1的卡拉OK裝置70通過通信網(wǎng)絡(luò)接收的一個音樂片段的音樂片段數(shù)據(jù)的格式的例子。
如圖2A所示，該音樂片段數(shù)據(jù)包括首標31、MIDI數(shù)據(jù)部分32和聲音數(shù)據(jù)部分33。
首標31含有和該音樂片段數(shù)據(jù)有關(guān)的各種數(shù)據(jù)，例如，表示音樂片段的名稱、音樂片段的風格的數(shù)據(jù)，表示音樂片段數(shù)據(jù)的發(fā)行日期的數(shù)據(jù)以及根據(jù)音樂片段數(shù)據(jù)表示音樂片段演奏時間的數(shù)據(jù)等。在某些情況下，首標31可能含有各種附加信息，例如通信日期和訪問該音樂片段數(shù)據(jù)的次數(shù)和日期。
MIDI數(shù)據(jù)部分32包括音調(diào)磁道、歌詞磁道、聲音磁道和效果控制磁道。在音調(diào)磁道上記錄著相應(yīng)于音樂片段的主調(diào)部分、伴奏部分、節(jié)拍部分等的演奏數(shù)據(jù)。作為一組符合MIDI標準的演奏數(shù)據(jù)，包括表示事件之間的時間間隔的持續(xù)時間數(shù)據(jù)Δt，表示事件的種類的(例如發(fā)聲開始指令或發(fā)聲結(jié)束指令)狀態(tài)數(shù)據(jù)，用來對要被產(chǎn)生的或要被消失的每個音調(diào)分配音高的音高分配數(shù)據(jù)，以及用來對要產(chǎn)生的每個音調(diào)分配音量的音量分配數(shù)據(jù)。當狀態(tài)數(shù)據(jù)表示發(fā)聲開始指令時最后所述的音調(diào)音量分配數(shù)據(jù)被記錄。
在歌詞磁道上以MIDI系統(tǒng)專用的信息格式記錄著關(guān)于要在監(jiān)視器屏幕(未示出)上顯示的歌詞的數(shù)據(jù)。即在這歌詞磁道上記錄的MIDI數(shù)據(jù)包括相應(yīng)于要被顯示的歌詞的字符代碼、在要被顯示歌詞的特定位置上的字符數(shù)據(jù)、代表歌詞要被顯示的特定時間長度的顯示時間數(shù)據(jù)以及隨著音樂片段的進展用于按順序改變歌詞的顏色的掃描順序數(shù)據(jù)。
在聲音磁道上以如圖2B所示的MIDI系統(tǒng)專用的信息格式，記錄著指令可聽地重放或發(fā)聲在聲音數(shù)據(jù)部分33記錄的聲音數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。即在聲音磁道上記錄的MIDI數(shù)據(jù)包括分配發(fā)聲定時的數(shù)據(jù)，在分配的發(fā)聲定時指定要被發(fā)聲的特定聲音數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，表示聲音數(shù)據(jù)的發(fā)聲音量的數(shù)據(jù)，和分配聲音數(shù)據(jù)的音高的數(shù)據(jù)。
在效果控制磁道上記錄著關(guān)于效果賦予電路14的控制的MIDI數(shù)據(jù)。
在歌詞磁道和效果控制磁道上的數(shù)據(jù)作為如圖2B所示的符合MIDI標準的數(shù)據(jù)被發(fā)送并被存儲在硬盤裝置5中。
因為在MIDI數(shù)據(jù)部分22的數(shù)據(jù)符合MIDI標準，它們根本不用壓縮便被傳輸，而在聲音根據(jù)33中的數(shù)據(jù)在利用矢量量化技術(shù)壓縮之后才被傳輸。
卡拉OK裝置70解碼通過通信網(wǎng)絡(luò)80和通信接口6接收的音樂片段數(shù)據(jù)中的矢量量化的聲音數(shù)據(jù)。然后，在卡拉OK裝置70中，解碼的數(shù)字聲音數(shù)據(jù)通過ADPCM編碼裝置9被轉(zhuǎn)換成ADPCM數(shù)據(jù)并被寫入硬盤裝置5中。
結(jié)果，被寫在硬盤裝置5中的音樂片段數(shù)據(jù)將和常規(guī)的卡拉OK裝置一樣含有ADPCM數(shù)據(jù)。即按照本實施例的卡拉OK裝置可以通過增加矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置7、代碼手冊8和ADPCM裝置9來實現(xiàn)。
圖2C示意地表示由矢量量化技術(shù)量化的并被存儲在聲音數(shù)據(jù)部分33中的數(shù)據(jù)格式。被存儲在聲音數(shù)據(jù)部分33的數(shù)據(jù)D1-Dn包括要隨音樂片段發(fā)聲的關(guān)于背景合唱、模擬聲、二重奏等的聲音數(shù)據(jù)的頻譜包絡(luò)的輔助信息37至39，和規(guī)定聲音數(shù)據(jù)的各個頻譜圖形的索引信息34至36。對于每幀的開頭和結(jié)尾附加有開始與結(jié)束數(shù)據(jù)S和E。雖然只有三幀，每一幀包括索引和輔助信息，如圖2C所示，但是實際上，聲音數(shù)據(jù)部分33包括大量的這種幀。
圖3是說明代碼手冊8的內(nèi)容的例圖。例如，當索引信息為“1”時，則從代碼手冊8中讀出頻譜圖形1作為相應(yīng)幀的頻譜，當索引信息值為“2”時，則從代碼手冊8中讀出頻譜圖形工作為相應(yīng)幀的頻譜，并依此類推。
圖4是如前所述聲音數(shù)據(jù)被壓縮成矢量量化的聲音數(shù)據(jù)時所用的方式的例子。
當存在如圖4(A)所示的聲音數(shù)據(jù)時，則聲音數(shù)據(jù)的例如由矩形方塊40表示的一個局部區(qū)域被提取，如圖4(B)所示。在圖4(B)所示的所得提取的波形數(shù)據(jù)被送到MDCT(修正的離散余弦變換)部分41，進行離散余弦變換、離散付氏變換或類似處理，從而把數(shù)據(jù)變成頻域信號即如圖4(C)所示的頻譜信號。
提取的波形數(shù)據(jù)還被送到線性預(yù)測編碼(LPC)部分42，把輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成頻譜包絡(luò)信息如圖4(D)所示。量化部分43量化頻譜包絡(luò)信息和相應(yīng)的聲音功率信息作為輔助信息。
如圖4(C)所示的頻域信號(頻譜信號)通過歸一化部分44被轉(zhuǎn)換成如圖4(E)所示的歸一化的頻譜圖形。雖然圖4(E)所示的頻域信號在此為了提供歸一化的頻譜圖形而除以圖4(D)所示的頻譜包絡(luò)信息，但該信號可以用其它方式歸一化。
歸一化的頻譜圖形被送入另一個量化部分45，把輸入的頻譜圖形量化為相應(yīng)于存儲在代碼手冊8中的最接近輸入的頻譜圖形的一個頻譜圖形的索引信息。
然后被量化部分43和量化部分45分別量化的輔助信息和索引信息將如圖2C所示被排列，并作為表示聲音數(shù)據(jù)部分的數(shù)據(jù)D1-Dn的矢量量化的聲音數(shù)據(jù)被傳輸。
一旦卡拉OK裝置70通過通信網(wǎng)絡(luò)80和通信接口6接收到含有作為聲音數(shù)據(jù)部分的數(shù)據(jù)的矢量量化的聲音數(shù)據(jù)時，卡拉OK裝置70便通過矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置7把接收的數(shù)據(jù)解碼成原來的數(shù)字聲音數(shù)據(jù)(PCM數(shù)據(jù))。
圖5表示由矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置7執(zhí)行的用于把矢量量化的聲音數(shù)據(jù)解碼成為相應(yīng)的原始數(shù)字聲音數(shù)據(jù)的操作。其中圖5的(B)、(C)、(D)和(E)相應(yīng)于圖4的(B)、(C)、(D)和(E)。
在矢量量化解碼裝置7中，歸一化頻譜重現(xiàn)部分51根據(jù)索引信息34-36從圖3的代碼手冊中讀出頻譜圖形，如圖5(E)所示。頻譜包絡(luò)重現(xiàn)部分52根據(jù)索引信息37-39重現(xiàn)頻譜包絡(luò)信息，如圖5(D)所示。頻譜重現(xiàn)部分53用來自頻譜包絡(luò)重現(xiàn)部分52的頻譜包絡(luò)信息乘以來自歸一化頻譜重現(xiàn)部分51的頻譜圖形，從而重現(xiàn)頻譜信號如圖5(C)所示。反MDCT部分54對來自頻譜重現(xiàn)部分53的頻譜信號進行相反的MDCT處理，從而重現(xiàn)原來的數(shù)字聲音數(shù)據(jù)部分，如圖5(D)所示。
然后，把重現(xiàn)的數(shù)字聲音數(shù)據(jù)(PCM數(shù)據(jù))通過ADPCM解碼裝置9轉(zhuǎn)換成ADPCM數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)然后被存儲在硬盤裝置5中或和首標與MIDI數(shù)據(jù)部分31和32中的數(shù)據(jù)一道被送到ADPCM數(shù)據(jù)解碼裝置11。應(yīng)該說明，要被解碼的矢量量化數(shù)據(jù)可以被直接地編碼成為ADPCM數(shù)據(jù)。
雖然本實施例已在上面參照使用壓縮率比ADPCM數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)高的矢量量化技術(shù)作為數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的情況進行了說明，但也可以說明任何其它的合適的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。
此外，雖然本實施例在上面已對于聲音數(shù)據(jù)在被矢量量化技術(shù)壓縮之后進行傳輸?shù)那闆r作了說明，其它數(shù)據(jù)例如背景圖象數(shù)據(jù)也可以在被矢量量化技術(shù)壓縮之后進行傳輸。
而且，雖然本實施例在上面已對于主計算機90通過通信線路80向一個卡拉OK裝置70發(fā)送數(shù)據(jù)的情況進行了說明，但本發(fā)明當然也適用于主計算機90向包括矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置、代碼手冊以及ADPCM編碼裝置的子主計算機發(fā)送數(shù)據(jù)，從而使得被在主計算機中的ADPM編碼裝置編碼成為ADPM數(shù)據(jù)的音樂片段數(shù)據(jù)被分配給多個間隔內(nèi)的各個卡拉OK裝置的情況。
至此說明的本發(fā)明的第一實施例能夠通過傳輸路徑傳輸由使用高壓縮率的聲音數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)，同時又高效率地利用使用低壓縮率的聲音數(shù)據(jù)解碼裝置，所述解碼裝置是在作為常規(guī)的聲音重放裝置的卡拉OK裝置中使用的。這一方案的最大優(yōu)點在于，用于數(shù)據(jù)傳遞的所需時間可大大縮短。
下面參照圖6說明本發(fā)明的第二實施例。雖然上述第一實施例在解碼矢量量化數(shù)據(jù)之后執(zhí)行把數(shù)據(jù)編碼成ADPCM數(shù)據(jù)的“中間”處理，但第二實施例不執(zhí)行這一中間處理，而是直接地把矢量量化數(shù)據(jù)解碼成PCM數(shù)據(jù)。
圖6的第二實施例和第一實施例的不同之處主要在于，它不包括第一實施例的ADPCM編碼裝置9和ADPCM解碼裝置11，并且矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置71和代碼手冊81被提供在混合器12之前；第二實施例中的其它部分和第一實施例類似，因而下面的說明將集中圍繞不同的部分進行。
在圖6的第二實施例中，類似于上述的第一實施例，通過通信網(wǎng)絡(luò)80由主計算機90發(fā)送的音樂片段數(shù)據(jù)包括首標部分31、MIDI數(shù)據(jù)部分32和聲音數(shù)據(jù)部分33，如圖2A到2C所示，并已由矢量量化技術(shù)壓縮過。由卡拉OK裝置70通過通信接口6接收的音樂片段數(shù)據(jù)被存儲在硬盤裝置5中。這樣，在第二實施例中，在聲音數(shù)據(jù)部分33中的矢量量化數(shù)據(jù)被直接地存儲在硬盤裝置5中而根本不進行解碼。
為了演奏所需的音樂片段，按照在聲音磁道上記錄的指令從硬盤裝置5中讀出的矢量量化數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)與地址總線21送到矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置71，通過使用代碼手冊81被解碼成原來的數(shù)字聲音波形數(shù)據(jù)被送到混合器12。
第二實施例的特征在于，卡拉OK聲音數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為矢量量化波形數(shù)據(jù)并且轉(zhuǎn)換的矢量量化波形數(shù)據(jù)根據(jù)在終端卡拉OK裝置中提供的代碼手冊被合成可聽的聲音。由于這一特點，第二實施例實現(xiàn)了一種優(yōu)異的卡拉OK裝置，它能夠有效地減少傳輸音樂片段數(shù)據(jù)所需的時間并減輕在終端存儲裝置上的負載。
下面參照圖7和圖8說明本發(fā)明的第三實施例。按照第三實施例，不能表示為MIDI數(shù)據(jù)的音樂片段數(shù)據(jù)、聲音數(shù)據(jù)(在圖8的聲音數(shù)據(jù)部分33中的)被以這種方式表示，使得不管它是ADPCM數(shù)據(jù)或矢量量化數(shù)據(jù)部能被正確地重現(xiàn)。在圖7中，和圖1或圖6相同的部分用相同的標號表示，因而不再詳述以免不必要的重復(fù)。
從主計算機90通過通信線路80發(fā)送的音樂片段數(shù)據(jù)以圖8所示的格式排列，它一般類似于圖2A，其微小的區(qū)別在于首標31的數(shù)據(jù)格式和聲音數(shù)據(jù)部分33的數(shù)據(jù)表示(即數(shù)據(jù)壓縮)根據(jù)音樂片段的性質(zhì)或者用ADPCM或者用矢量量化。在圖8中，首標31包括除去圖2A的代表音樂片段的名稱、日期、風格等的數(shù)據(jù)之外還包括在聲音數(shù)據(jù)部分33中使用的數(shù)據(jù)壓縮類型的數(shù)據(jù)(即ADPCM或矢量量化)。即聲音數(shù)據(jù)部分33可以包括用于一個音樂片段的ADPCM數(shù)據(jù)和用于另一音樂片段的矢量量化數(shù)據(jù)。
在圖7的第三實施例中，和上述第一與第二實施例類似，從主計算機90通過通信網(wǎng)絡(luò)80提供的音樂片段數(shù)據(jù)被存儲在硬盤裝置5中。然后，響應(yīng)要被演奏的音樂片段的選擇，所選的音樂片段的音樂片段數(shù)據(jù)從硬盤裝置中被順序地讀出。更具體地說，各個磁道的MIDI數(shù)據(jù)(在圖8的MIDI數(shù)據(jù)部分中的)被按順序重現(xiàn)，并按照聲音磁道上的聲音分配信息(圖2B)從聲音數(shù)據(jù)部分33讀出給定聲音的聲音數(shù)據(jù)。讀出的聲音數(shù)據(jù)被送到數(shù)據(jù)識別電路22以便識別它是由ADPCM還是由矢量量化技術(shù)壓縮的。按照識別的結(jié)果，聲音數(shù)據(jù)被送到矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置71或被送到ADPCM數(shù)據(jù)解碼裝置11。作為一個例子，在首標31中包含的代表聲音數(shù)據(jù)的壓縮類型的數(shù)據(jù)被送到數(shù)據(jù)識別電路22，按照識別的結(jié)果再被送到矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置71或ADPCM解碼裝置11。更具體地說，如果聲音數(shù)據(jù)被識別出是矢量量化數(shù)據(jù)，就被送到矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置71，而如果被識別為ADPM數(shù)據(jù)，就被送到ADPM數(shù)據(jù)解碼裝置11。
如上所述，矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置71把包含在提供的矢量量化聲音數(shù)據(jù)中的索引信息(圖2C)根據(jù)代碼手冊81轉(zhuǎn)換成頻譜圖形，并根據(jù)轉(zhuǎn)換的頻譜圖形和輔助信息(圖2C)重現(xiàn)原來的數(shù)字聲音波形數(shù)據(jù)(PCM數(shù)據(jù))。然后，矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置71向混合器12輸入重現(xiàn)的或解碼的原來的數(shù)字聲音波形數(shù)據(jù)。ADPCM數(shù)據(jù)解碼裝置1對提供的ADPCM數(shù)據(jù)進行位變換和頻率變換處理，借以重現(xiàn)原來的PCM聲音數(shù)據(jù)。然后，ADPCM數(shù)據(jù)解碼裝置11向混合器12輸入重現(xiàn)的或解碼的原來的PCM聲音數(shù)據(jù)。注意ADPCM數(shù)據(jù)解碼裝置11也具有按照預(yù)定音高變化信息例如傳送數(shù)據(jù)改變解碼的PCM聲音數(shù)據(jù)的功能。類似地，矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置71具有改變音高指定信息(圖2B)從而使重現(xiàn)的聲音的音高改變的功能(雖然上面沒有專門說明，但其它實施例也具有這個附加功能)。
在上述實施例中，聲音數(shù)據(jù)的壓縮形式在一個整個的音樂片段中是不變的，并且代表聲音數(shù)據(jù)的壓縮形式的類型的數(shù)據(jù)被包括在首標31中。不過，這僅是為了說明而已，聲音數(shù)據(jù)的壓縮形式可在一個音樂片段的聲音數(shù)據(jù)部分33中的數(shù)據(jù)組D1、D2、D3、…(圖8)當中被設(shè)定為不同的形式。在這種情況下，代表被用于一個事件的聲音數(shù)據(jù)的壓縮形式的類型的數(shù)據(jù)可被預(yù)先存儲在聲音磁道上的事件數(shù)據(jù)部分(圖2B)，以便使從該部分讀出的數(shù)據(jù)被用于數(shù)據(jù)識別電路22中進行數(shù)據(jù)類型確定。即使在聲音數(shù)據(jù)的壓縮形式在整個音樂片段被設(shè)置為不改變的情況下，代表聲音數(shù)據(jù)壓縮形式類型的數(shù)據(jù)也可以預(yù)先存儲在除首標31之外(圖8)的合適的存儲裝置中，例如存儲在用于檢索所需音樂片段的索引表(未示出)中。
雖然上述的每個實施例都是按照用于卡拉OK裝置說明的，但本發(fā)明也可應(yīng)用于其它任何聲音重放裝置。本發(fā)明也可以應(yīng)用于重放不是人聲的任何其它聲音的重現(xiàn)。
下面參照圖9和圖10說明本發(fā)明的第四實施例。第四實施例的特征在于，以上說明的有關(guān)其它實施例的矢量量化技術(shù)被用于電子游戲裝置中。
圖9是實施本發(fā)明第四實施例的電子游戲裝置25的方塊圖。
在該實施例中，ROM盒27已預(yù)先以圖10所示的數(shù)據(jù)格式存儲游戲程序和附加數(shù)據(jù)，例如BGM數(shù)據(jù)、圖象數(shù)據(jù)和相關(guān)的聲音數(shù)據(jù)。電子游戲裝置25讀出游戲程序和各種數(shù)據(jù)，從而使游戲進展，演奏音樂，可見地顯示圖象并產(chǎn)生聲音。
ROM盒27已經(jīng)按這樣的方式預(yù)先存儲用矢量量化技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)，使得游戲裝置25通過按順序讀出矢量量化的聲音數(shù)據(jù)產(chǎn)生聲音。
游戲裝置25在一般包括微處理器單元(CPU)1、程序存儲器(ROM)2和工作與數(shù)據(jù)存儲器(RAM)3的微機系統(tǒng)的控制下執(zhí)行各種處理。CPU1控制游戲裝置25的全部操作。在圖9中，由和圖1或圖6的實施例相同標號表示的元件具有和圖中對應(yīng)部分相同的功能，在此不再說明以免不必要的重復(fù)。
控制接口(I/F)28把來自游戲操作器例如游戲桿(未示出)的指令信號轉(zhuǎn)換成可由CPU1處理的信號并把所得轉(zhuǎn)換信號送到數(shù)據(jù)與地址總線21。盒槽26是用于把ROM盒27連接到數(shù)據(jù)與地址總線21的端子。如前所述，ROM盒27中預(yù)先存儲有游戲程序和BGM數(shù)據(jù)，圖象數(shù)據(jù)和與其相關(guān)的聲音數(shù)據(jù)。
CPU1按順序從ROM盒27中讀出游戲程序數(shù)據(jù)、BGM數(shù)據(jù)、圖象數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)，并按照通過控制接口4接收的控制信號控制游戲的進展。在圖10中，BGM數(shù)據(jù)是符合MIDI標準的自動演奏數(shù)據(jù)。圖象數(shù)據(jù)被送到圖象發(fā)生電路16中，其中包括圖文數(shù)據(jù)以及代表背景圖象、字符圖形、坐標頂點之類的數(shù)據(jù)。和文字的聲音或和敘述的聲音相關(guān)的數(shù)據(jù)即聲音數(shù)據(jù)被預(yù)先由矢量量化技術(shù)壓縮并被送到矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置71中。如同圖2A的聲音數(shù)據(jù)部分33一樣，聲音數(shù)據(jù)包括多個聲音數(shù)據(jù)組D1，D2，D3…。
更詳細地說，BGM(背景音樂)數(shù)據(jù)包括相應(yīng)于自動演奏部分的多個自動演奏MIDI數(shù)據(jù)磁道，例如主調(diào)部分、合音部分、節(jié)拍部分以及聲音磁道。從自動演奏MIDI數(shù)據(jù)磁道讀出的各個自動演奏部分的MIDI數(shù)據(jù)被送到音調(diào)發(fā)生器電路10，它接著產(chǎn)生由MIDI數(shù)據(jù)指定的數(shù)字音調(diào)信號。在聲音磁道上的數(shù)據(jù)類似于圖2B所示的數(shù)據(jù)，并且包括用于對每個事件發(fā)聲的聲音數(shù)據(jù)組D1、D2、D3，…。在每個聲音數(shù)據(jù)組中的矢量量化的聲音數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式類似于圖2C所示，并被設(shè)置包括用于多個幀中的每個幀的索引信息和輔助信息。在給定的發(fā)聲定時讀出的矢量量化聲音數(shù)據(jù)被送到矢量量化解碼裝置71，在此參照代碼手冊被解碼成為PCM聲音波形數(shù)據(jù)?；旌掀?2把解碼的PCM聲音波形數(shù)據(jù)和來自音調(diào)發(fā)生器電路10的數(shù)字音調(diào)信號加在一起，并把混合結(jié)果送到效果賦予裝置14。
雖然上面對于在ROM盒中存儲由矢量量化技術(shù)壓縮的聲音波形數(shù)據(jù)的情況說明了第四實施例，但是當然聲音波形數(shù)據(jù)也可以存儲在任何其它存儲介質(zhì)例如CD中。
此外，在使用具有相當大容量的存儲介質(zhì)例如CD-ROM的情況下，當最新的代碼手冊信息被存儲大CD-ROM中時，第四實施例的代碼手冊81和矢量量化數(shù)據(jù)解碼裝置71可以使用游戲裝置25內(nèi)的RAM3來實現(xiàn)。
按照本發(fā)明的游戲裝置的優(yōu)點在于可以用小的存儲容量產(chǎn)生高質(zhì)量的聲音。
權(quán)利要求
1.一種聲音重放裝置，包括接收裝置，用來從所述聲音重放裝置的外部接收利用預(yù)定的第一數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)；第一解碼裝置，用來解碼通過所述接收裝置接收的聲音數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)壓縮裝置，用于利用預(yù)定的第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮由所述第一解碼裝置解碼的聲音數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)使用的數(shù)據(jù)壓縮率比所述第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)使用的數(shù)據(jù)壓縮率高；第二解碼裝置，用于解碼利用的所述第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)；以及用來根據(jù)由所述第二解碼裝置解碼的聲音數(shù)據(jù)產(chǎn)生聲音信號的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的聲音重放裝置，其中利用所述第一數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)利用規(guī)定聲音數(shù)據(jù)的頻譜圖形和頻譜包絡(luò)的信息和矢量量化技術(shù)相結(jié)合表示，所述第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)根據(jù)自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制技術(shù)。
3.一種聲音重放裝置，包括接收裝置，用來從所述聲音重放裝置的外部接收利用給定的第一數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)；第一解碼裝置，用來解碼通過所述接收裝置接收的聲音數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)壓縮裝置，用于利用預(yù)定的第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮由所述第一解碼裝置解碼的聲音數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)使用的數(shù)據(jù)壓縮率比所述第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)使用的數(shù)據(jù)壓縮率高；存儲裝置，用來在其中存儲利用所述數(shù)據(jù)壓縮裝置通過利用所述第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)；讀出裝置，用來響應(yīng)聲音產(chǎn)生指令從所述存儲裝置中讀出聲音數(shù)據(jù)；第二解碼裝置，用于解碼由所述讀出裝置讀出的聲音數(shù)據(jù)；以及用于根據(jù)由所述第二解碼裝置解碼的聲音數(shù)據(jù)產(chǎn)生聲音信號。
4.一種用于在壓縮聲音數(shù)據(jù)之后發(fā)送聲音數(shù)據(jù)并響應(yīng)實時發(fā)聲的請求重放聲音數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括下列步驟通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送利用預(yù)定的第一數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)；接收通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的聲音數(shù)據(jù)；抵消接收的聲音數(shù)據(jù)的壓縮狀態(tài)，借以解碼聲音數(shù)據(jù)；利用使用數(shù)據(jù)壓縮率低于所述第一數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的數(shù)據(jù)壓縮率的第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮解碼的聲音數(shù)據(jù)；在存儲器中存儲用所述第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)；響應(yīng)實時發(fā)聲請求，從所述存儲器中讀出利用所述第二數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)；解碼從所述存儲器中讀出的聲音數(shù)據(jù)；以及根據(jù)在從所述存儲裝置讀出之后被解碼的所述聲音數(shù)據(jù)產(chǎn)生聲音信號。
5.一種音樂重放裝置，包括存儲裝置，用來在其中存儲用于順序演奏音樂的自動演奏數(shù)據(jù)和隨音樂要被重放的聲音數(shù)據(jù)，所述聲音數(shù)據(jù)是根據(jù)預(yù)定的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)以第一編碼形式對附加聲音的波形數(shù)據(jù)編碼而獲得的；接收裝置，用來從所述聲音重放裝置外部接收以預(yù)定的第二編碼形式編碼的聲音數(shù)據(jù)；所述第二編碼形式根據(jù)一種使用的數(shù)據(jù)壓縮率比所述第一編碼形式使用的數(shù)據(jù)壓縮率高的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)；第一解碼裝置，用來解碼通過所述接收裝置接收的聲音數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)編碼裝置，用來以所述第一編碼形式編碼由所述第一解碼裝置解碼的聲音數(shù)據(jù)；用于使由所述數(shù)據(jù)編碼裝置編碼的聲音數(shù)據(jù)存儲在所述存儲裝置中的裝置；讀出裝置，用來按照音樂重放指令從所述存儲裝置中讀出自動演奏數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)；音調(diào)產(chǎn)生裝置，用來根據(jù)從所述存儲裝置中讀出的自動演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生音樂聲音；第二解碼裝置，用于解碼由所述數(shù)據(jù)編碼裝置以所述第一編碼的形式編碼的聲音數(shù)據(jù)；以及用于混合根據(jù)由所述第二解碼裝置解碼的聲音數(shù)據(jù)的附加聲音和由所述音調(diào)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的音樂聲音以便使附加聲音和音樂聲音混合發(fā)聲的裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的音樂重放裝置，該裝置重放卡拉OK音樂。
7.一種音樂重放裝置，包括存儲裝置，用于在其中存儲給定的音樂片段的被用于和音樂的音樂演奏數(shù)據(jù)和要隨音樂重放的聲音數(shù)據(jù)，所述聲音數(shù)據(jù)利用規(guī)定頻譜圖形與頻譜包絡(luò)的信息和失量量化技術(shù)相結(jié)合以壓縮數(shù)據(jù)的形式表示；讀出裝置，用于響應(yīng)重放所述音樂片段的指令從所述存儲裝置中讀出音樂演奏數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)；音調(diào)產(chǎn)生裝置，用于根據(jù)從所述存儲裝置讀出的音樂演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生音樂聲音；解碼裝置，用來解碼從所述存儲裝置讀出的聲音數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生聲音波形信號；以及用于可聽地產(chǎn)生由所述解碼裝置解碼的聲音數(shù)據(jù)的聲音和由所述音調(diào)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的音樂聲音。
8.如權(quán)利要求7所述的音樂重放裝置，其中還包括接收裝置，用于從所述音樂重放裝置的外部接收給定音樂片段的音樂演奏數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)，并且其中接收的音樂演奏數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)被存儲在所述存儲裝置中。
9.如權(quán)利要求7所述的音樂重放裝置，其中所述解碼裝置包括一個表，所述表中具有以這種方式預(yù)先存儲的多個頻譜圖形，使得響應(yīng)頻譜圖形指定信息從所述表中讀出一個特定的頻譜圖形，以及一個裝置，用于設(shè)定相應(yīng)于按照頻譜圖形指定信息從所述表中讀出的特定頻譜圖形的各個頻譜分量波形的各自的值，并相加地合成設(shè)定值的頻譜分量波形，借以重現(xiàn)所述聲音波形信號。
10.如權(quán)利要求7所述的音樂重放裝置，該裝置重放卡拉OK音樂。
11.一種音樂重放方法，包括以下步驟通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給定音樂片段的音樂演奏數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)，所述聲音數(shù)據(jù)利用使規(guī)定頻譜圖形和頻譜包絡(luò)的信息的矢量量化技術(shù)相結(jié)合以壓縮數(shù)據(jù)的形式表示；接收通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的音樂演奏數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)，并把它們存儲在存儲器中；響應(yīng)音樂重放指令從所述存儲器中讀出音樂演奏數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)；解碼從所述存儲器中讀出的聲音數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生聲音波形信號；以及根據(jù)從所述存儲器讀出的音樂演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生音樂聲音。
12.一種音樂重放裝置，包括數(shù)據(jù)供給裝置，用于供給用于重放音樂的音樂演奏數(shù)據(jù)和隨音樂被重放的聲音數(shù)據(jù)，所述聲音數(shù)據(jù)利用幾種不同的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)之一進行過壓縮；識別裝置，用來識別由所述數(shù)據(jù)供給裝置提供的聲音數(shù)據(jù)是由哪一種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的；解碼裝置，用于按照由所述識別裝置識別的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)解碼聲音數(shù)據(jù)；音調(diào)產(chǎn)生裝置，用于根據(jù)由所述數(shù)據(jù)供給裝置供給的音樂演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生音樂聲音；以及用于可聽地產(chǎn)生解碼的聲音數(shù)據(jù)的聲音和由所述音調(diào)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的音樂聲音的裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的音樂重放裝置，其中所述不同的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)包括的一個是根據(jù)矢量量化技術(shù)另一個是根據(jù)自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制技術(shù)。
14.如權(quán)利要求12所述的音樂重放裝置，其中由所述數(shù)據(jù)供給裝置供給的聲音數(shù)據(jù)對于每一音樂片段使用不同的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)進行壓縮。
15.如權(quán)利要求12所述的音樂重放裝置，其中由所述數(shù)據(jù)供給裝置供給的聲音數(shù)據(jù)對于一個音樂片段的每個預(yù)定的部分利用不同的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮。
16.如權(quán)利要求12所述的音樂重放裝置，該裝置重放卡拉OK音樂。
17.一種音樂重放方法，包括以下步驟提供用于音樂重放的音樂演奏數(shù)據(jù)和隨著音樂而重放的聲音數(shù)據(jù)，該聲音數(shù)據(jù)利用幾種不同的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)之一被壓縮；識別所提供的聲音數(shù)據(jù)是用哪一種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮的；按照所識別的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)解碼聲音數(shù)據(jù)；根據(jù)提供的音樂演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生音樂聲音；以及可聽地產(chǎn)生解碼的聲音數(shù)據(jù)的聲音和產(chǎn)生的音樂聲音的聲音。
18.一種電子游戲裝置，包括按照游戲程序的進展產(chǎn)生聲音數(shù)據(jù)的裝置；該聲音數(shù)據(jù)按照矢量量化技術(shù)以壓縮數(shù)據(jù)的形式表示；解碼所產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)的解碼裝置；以及可聽地產(chǎn)生解碼的聲音數(shù)據(jù)的聲音的裝置。
19.如權(quán)利要求18所述的電子游戲裝置，其中用矢量量化技術(shù)壓縮的聲音數(shù)據(jù)包括規(guī)定頻譜圖形和頻譜包絡(luò)的信息，其中所述解碼裝置包括一個表，所述表中具有以這樣的方式預(yù)先存儲的多個頻譜圖形，使得響應(yīng)頻譜圖形指定信息從所述表中讀出一個特定的頻譜圖形，以及一個裝置，用于設(shè)定相應(yīng)于按照頻譜圖形指定信息從所述表中讀出的特定頻譜圖形的各個頻譜分量波形的值，并相加地合成設(shè)定值的頻譜分量波形，借以重現(xiàn)一個聲音波形信號。
全文摘要
采樣的聲音數(shù)據(jù)利用矢量量化技術(shù)被壓縮,然后通過通信線路發(fā)送。接收的聲音數(shù)據(jù)被解碼,利用ADPCM技術(shù)壓縮,然后存儲在存儲器中。響應(yīng)重放請求,ADPCM數(shù)據(jù)被讀出、解碼然后產(chǎn)生聲音。作為另一個例子,在卡拉OK裝置中,除去MIDI形式的音樂演奏數(shù)據(jù)之外,采樣聲音數(shù)據(jù)在利用矢量量化技術(shù)壓縮之后被提供。根據(jù)MIDI形式的音樂演奏數(shù)據(jù)音樂聲被重放,與此同時,通過解碼矢量量化的聲音數(shù)據(jù)使聲音重放。
文檔編號G10H7/12GK1170924SQ9711380
公開日1998年1月21日 申請日期1997年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月19日
發(fā)明者蔭山保夫, 肥真二, 仙場祐二 申請人:雅馬哈株式會社