專利名稱：減少假發(fā)聲的電子聲源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及電子聲源發(fā)生器領(lǐng)域，更具體地講，本發(fā)明涉及用于視頻游戲機或其它電子設備中的能減少假發(fā)聲和噪聲的電子聲源。
在通常的電子設備中，特殊效果的聲音和背景音樂(BGM)的再現(xiàn)，是響應操作者用游戲軟件對話的結(jié)果。在通常的視頻游戲機中，典型的聲源設備是調(diào)頻(FM)聲源，其通過改變由基波及其諧波構(gòu)成的波形的頻率產(chǎn)生一個音階的聲音。另外，還使用PCM聲源裝置通過改變以儲存在存儲器中的基波中讀出相應于所希望音階的波形的周期來產(chǎn)生所希望音階的聲音。為了產(chǎn)生背景音樂(BGM)聲音，已準備并核準的時間順序樂譜數(shù)據(jù)包括各種聲數(shù)據(jù)，如音階、發(fā)聲和聲中止、聲響效果和音樂，以及時間數(shù)據(jù)。在對聲源中的音階、發(fā)聲和聲中止記錄器進行順序控制的同時對其進行實時演奏。
以樂譜數(shù)據(jù)的形式對BGM聲數(shù)據(jù)進行準備使再現(xiàn)期間改變聲的音調(diào)和音階比用聲源中的程序來控制聲音的發(fā)出和中止要容易。因此，上述方法非常適合于視頻游戲機等等，在那里為了對操作者與游戲機的對話作出反應，需要快速響應實時動作。在圖24中表示了一種常規(guī)的發(fā)聲系統(tǒng)，其中中央處理單元(CPU)201控制設有用于視頻游戲機樂譜數(shù)據(jù)的聲源設備，從而通過CPU的時分多路傳輸，在相等的時間間隔內(nèi)檢索一系列樂譜數(shù)據(jù)，CPU 201用于控制聲源設備202上聲音的時續(xù)音階和電平，以發(fā)出BGM聲。通過CPU的時分多路傳輸演奏樂譜數(shù)據(jù)的方法，成本較低，因為只要CPU 201具有基本的處理能力，就不需要特殊的外圍設備。
當視頻游戲機中的聲源設備202用PCM聲源時，CPU 201規(guī)定再現(xiàn)聲的電平作為音量數(shù)據(jù)。更具體地講，聲源202包括用以儲存波形數(shù)據(jù)的波形存儲器221，用以保存由CPU 201所確定的音調(diào)數(shù)據(jù)的音調(diào)記錄器222，用以按照保存在音調(diào)記錄器中的音調(diào)數(shù)據(jù)改變儲存在波形存儲器中的音調(diào)波形的音調(diào)變換器，以及用以保存由CPU201所確定的音量數(shù)據(jù)的音量記錄器224。此外，音量控制器225按照保存在音量記錄器中的音量數(shù)據(jù)改變由音調(diào)變換器223中輸出的電平。
如圖25所示，在接收發(fā)出特殊聲音的請求時，CPU 201將相應的音調(diào)數(shù)據(jù)送到音調(diào)記錄器222，并把相應的音量數(shù)據(jù)送到音量記錄器224。如圖26(C)所示，當在時間t30給出音調(diào)和音量數(shù)據(jù)時，音調(diào)變換器223如圖26(a)所示按照來自音調(diào)記錄器222的音調(diào)數(shù)據(jù)，改變來自波形存儲器221的音調(diào)波形。由此，將改變了波形的音調(diào)傳送到音量控制器225上。然后，如圖26(b)所示音量控制器225按照來自音量記錄器224的音量數(shù)據(jù)改變從音調(diào)變換器223輸出的波形電平。因此，再現(xiàn)了相應于由CPU 201所確定的音調(diào)和音量數(shù)據(jù)的聲音。
然而，在這些常規(guī)設備中，通過將音調(diào)變換器223的輸出乘以從音量記錄器224輸出的音量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)在音量記錄器225中改變音調(diào)變換器223輸出波形的電平。當音量電平改變時，在時間t30，音量控制器的最后輸出是斷續(xù)的。因為音量控制器225的輸出不連續(xù)，所以，在再現(xiàn)聲音時經(jīng)常會引入不希望得到的聲例如爆裂聲和附加噪聲。而這些附加的噪聲是不希望有的。
為了阻止引入這樣的噪聲，以前提出了逐漸改變音量數(shù)據(jù)，在這種設備中，CPU一直擔負著順序地改變音量數(shù)據(jù)，從而顯著地增加了CPU上的負載。再說，對于兩個左和左聲通道的每一個，在有一對音量記錄器224和一對音量控制器225的聲源中，可以請求掃聽動作以便模擬聲從左到右或者相反的變換。通常，通過逐漸改變在左和右聲道之間的音量電平實現(xiàn)掃聽動作。在常規(guī)的視頻游戲中，關(guān)于迅速或以較高的速率實現(xiàn)聲音從左到右或相反的變換的要求越來越強烈，上述要求不能預料，所以沒有準備作這樣的改變。所以，以CPU來說很難適合這樣的改變。
如前所述，本發(fā)明的目的是提供一種聲源設備，其中不增加與聲源相連的電子設備CPU上的負載并且實際上減小再現(xiàn)聲音中的噪聲。
按照本發(fā)明聲源設備包括用于存儲波形數(shù)據(jù)的波形緩沖器，用于保存音調(diào)數(shù)據(jù)的音調(diào)存儲器，用于從波形緩沖器中讀出波形數(shù)據(jù)并按照保存在音調(diào)存儲器中的音調(diào)數(shù)據(jù)改變音調(diào)的音調(diào)變換器。幅度存儲器保存音量數(shù)據(jù)，電平控制器接收音調(diào)變換器的輸出以便按照保存在幅度存儲器中的音量數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)其電平。差分放大器存儲器保存差分音量數(shù)據(jù)，音量改變器按照保存在差分幅度存儲器中的差分音量數(shù)據(jù)改變幅度存儲器中的音量數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的聲源設備中，在預定了音調(diào)數(shù)據(jù)、音量數(shù)據(jù)和差分音量數(shù)據(jù)的同時，音調(diào)變換器從波形緩沖器中讀出所希望的波形，并且在將它傳送到電平控制器之前，按照來自音調(diào)存儲器的音調(diào)數(shù)據(jù)改變它的音調(diào)。然后，電平控制器按照來自幅度存儲器的音量數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)音調(diào)變換器輸出的電平。同時，音量改變器按照儲存在差分幅度存儲器中的差分音量數(shù)據(jù)改變儲存在幅度存儲器中的音量數(shù)據(jù)。因此，在起動差分音量數(shù)據(jù)期間通過按照來自差分幅度存儲器的差分音量數(shù)據(jù)逐漸改變儲存在幅度存儲器中的音量數(shù)據(jù)，電平控制器可以緩慢地改變音調(diào)變換器的輸出電平。此外，如果沒有調(diào)用差分音量數(shù)據(jù)，則可按照直接來自幅度存儲器的音量數(shù)據(jù)在不使用音量變換器的變換動作的音量數(shù)據(jù)的情況下來調(diào)節(jié)音量變換器的輸出電平，最終的輸出不帶有不希望的噪聲，從而提供了較純凈、較清楚的信號。


圖1圖示了配備有本發(fā)明聲源控制器的電視游戲機電路安排方塊略圖；圖2圖示了配備有本發(fā)明聲源控制器的電視游戲機所用的聲音處理單元(SPU)方塊略圖；圖3表示用于本發(fā)明聲源控制器和聲源的數(shù)據(jù)庫格式圖；圖4表示在圖3所示的數(shù)據(jù)庫中賦值的屬性數(shù)據(jù)格式圖；圖5是說明分配給屬性數(shù)據(jù)的包絡線設置圖；圖6表示用在本發(fā)明聲源控制器的包絡線產(chǎn)生器的方塊略圖；圖7表示屬性數(shù)據(jù)儲存器圖；圖8表示用于本發(fā)明聲源控制器的音量控制的方塊略圖；圖9A-B表示音量控制操作圖；圖10說明通過音量控制產(chǎn)生輸出的圖；圖11表示在本發(fā)明的電視游戲機中用于控制聲源的樂譜數(shù)據(jù)格式圖12表示在本發(fā)明的電視游戲機中用于控制聲源的樂譜數(shù)據(jù)另一格式圖；圖13表示在樂譜數(shù)據(jù)中的音樂數(shù)據(jù)格式圖；圖14說明樂譜數(shù)據(jù)賦值圖；圖15是用于有樂譜數(shù)據(jù)聲源控制的聲源控制器的方塊略圖；圖16表示儲存在聲源設備的樂譜數(shù)據(jù)儲存器的樂譜數(shù)據(jù)賦值圖；圖17A-C表示在讀樂譜數(shù)據(jù)時所用參照表的內(nèi)容圖；圖18說明在聲源控制器中樂譜數(shù)據(jù)再現(xiàn)圖；圖19說明在聲源控制器中樂譜數(shù)據(jù)操作圖；圖20說明在聲源控制器中樂譜數(shù)據(jù)再現(xiàn)流程圖；圖21表示本發(fā)明聲源控制器詳細的安排的方塊圖；圖22A-B是說明在聲源控制器中聲控制器的定時器中斷操作的圖；圖23A-B表示對聲控制器負載比值圖；圖24表示常規(guī)電視游戲機裝置的方塊圖；圖25表示在常規(guī)電視游戲機中已知聲源設備的安排方塊圖；圖26A-C說明已知聲源設備的操作圖。
在本發(fā)明最佳實施例中，聲源設備與視頻游戲機相結(jié)合產(chǎn)生視頻游戲用的背景聲和特殊效果聲。視頻游戲機響應由操作者發(fā)出的命令來讀和執(zhí)行計算機游戲程序。圖1表示了本發(fā)明最佳實施例的一個框圖。
在圖1中，采用本發(fā)明的視頻游戲機包括帶有中央處理單元(CPU)51的一個控制系統(tǒng)50和其相關(guān)的外圍設備。一個圖象顯示部件60裝有連接到幀緩沖器63上的圖象處理單元(GPU)62。一個聲音產(chǎn)生系統(tǒng)70裝有用于產(chǎn)生背景音樂和特殊效果聲音的一個聲音處理單元(SPU)71。一個光盤控制器/閱讀器模塊80，控制讀出儲存在數(shù)字壓縮光盤上的數(shù)據(jù)，該光盤是典型的具有圖象和聲音數(shù)據(jù)的游戲計算機軟件。一個通信控制器模塊90控制，由操作者操縱的控制器92發(fā)出的輸入和輸出命令。該通信控制器模塊90也控制輔助存儲器93傳送的信息，該輔助存儲器存儲的信息包括例如游戲的設置以及聲音和圖象信息。一個數(shù)據(jù)總線100從控制系統(tǒng)50延伸到通信控制模塊90并且將各個模塊相互連接。
除了CPU 51之外，控制系統(tǒng)50還包括一個外圍設備控制器52，該外圍設備控制器控制微處理機的中斷以及直接存儲存取(DMA)傳送。一個主存儲器53由隨機存取存儲器(RAM)組成，并且一個只讀存儲器(ROM)54裝有包括用于控制圖象系統(tǒng)60和聲音系統(tǒng)70工作的操作系統(tǒng)的軟件程序。CPU 51操縱儲存在ROM中用于控制整機的操作系統(tǒng)。
圖象系統(tǒng)60由幾何轉(zhuǎn)換器(GTE)61組成，用于進行座標變換或類似變換。GPU 62響應由CPU 51發(fā)出的命令繪制圖象。一個幀緩沖器63儲存通過GPU 62所繪制的圖象，視頻譯碼器64則對通過正交變換，如離散余弦變換，所壓縮的編碼圖象數(shù)據(jù)進行譯碼。GTE 61裝有并行計算機構(gòu)，以便同時進行多種運算操作。該GTE 61在接收CPU 51發(fā)出的計算命令時進行高速座標變換操作、光源計算或矩陣或矢量計算。更具體地講，對于與單色三角形相應的多邊形無深淺反差的著色而言，GTE 61以高達每秒1.5百萬次的速度計算多邊形座標。上述情況有助于減小CPU 51上的負載并可使視頻游戲?qū)崿F(xiàn)高速操作。
該GPU 62響應CPU 51發(fā)出的繪圖命令以便在幀緩沖器63上繪制多邊形或圖形。對于一個畫面、GPU 62要處理高達360000個多邊形。幀緩沖器63包括所謂雙端口RAM用于同時接收由GPU 62或主存儲器送來的數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)輸出到顯示器上。幀緩沖器63具有1兆字節(jié)容量，此容量代表一個16位的象素矩陣，該象素矩陣的分辨率為水平方向有1024個象素和垂直方向上有512個象素?？梢葬尫艓彌_器63的矩陣中任何所希望的區(qū)域作為視頻輸出。
此外，幀緩沖器63包含用于儲存顏色查找表(CLUT)的區(qū)域，在處理圖象數(shù)據(jù)時，該表作為參考。例如，上述情況可包括用于繪圖的GPU多邊形和用于儲存繪制到GPU 62產(chǎn)生的多邊形上的紋理數(shù)據(jù)的紋理區(qū)。該CLUT和紋理區(qū)可隨著顯示區(qū)的改變而動態(tài)地變化。
除了無反差著色之外，GPU 62進行高瑞德(Gourad)著色，其中通過頂點顏色的內(nèi)插確定多邊形的顏色，還進行用于應用儲存在多邊形紋理區(qū)中的紋理數(shù)據(jù)的紋理繪制。在Gourad著色或紋理繪制中，GTE 61在1秒鐘內(nèi)計算多達0.5百萬個多邊形。譯碼器響應CPU 51發(fā)出的命令對從主存儲器53中取回的靜止和運動的圖象數(shù)據(jù)進行譯碼并且把它們再存入主存儲器53中。可將譯碼的數(shù)據(jù)用作通過GPU 62產(chǎn)生的圖象的背景，因為它已經(jīng)由GPU 62傳送到幀緩沖器儲存。
聲系統(tǒng)70包括聲處理單元(SPU)71，該聲處理單元響應CPU 51發(fā)出的命令以便產(chǎn)生背景音樂或特殊效果的聲音。在聲系統(tǒng)70中，一個聲緩沖器72儲存來自SPU 71的波形數(shù)據(jù)，一個揚聲器73發(fā)出由SPU 71產(chǎn)生的背景音樂或特殊效果的聲音。SPU 71能夠進行自適應差分脈碼調(diào)制(ADPCM)的譯碼，以便通過由16位字變換到4位差分的形式，在ADPCM格式中再現(xiàn)聲頻數(shù)據(jù)。SPU還具有從聲緩沖器72中取回波形數(shù)據(jù)以產(chǎn)生相應聲音的重放功能，以及對儲存在聲緩沖器72中的波形進行調(diào)制的調(diào)制功能。因此，聲系統(tǒng)70作為一個采樣聲源，且在接收CPU 51發(fā)出的命令時，產(chǎn)生相應于聲緩沖器72所供給的波形數(shù)據(jù)的背景音樂或特殊效果的聲音。
光盤控制器模塊80包括一個光盤81，用于再現(xiàn)儲存在光盤中的計算機程序或其它數(shù)據(jù)。該光盤控制器模塊80包括一個用于將光盤上的計算機程序或其它數(shù)據(jù)譯碼的譯碼器82。例如，上述譯碼器包括一個糾錯碼(ECC)形式的數(shù)據(jù)進行譯碼的機構(gòu)。光盤控制器模塊80還包括一個緩沖器83，該緩沖器通過暫時存儲來自光盤設備81的再現(xiàn)數(shù)據(jù)，來加速從光盤讀取數(shù)據(jù)。
應該清楚，儲存在光盤中和由光盤設備81產(chǎn)生的聲數(shù)據(jù)不限于ADPCM格式，也可以是如同通過聲頻信號的模-數(shù)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生PCM形式。如果讀取的是從16位數(shù)字式數(shù)據(jù)(PCM)編碼為4位差分數(shù)據(jù)的ADPCM聲頻數(shù)據(jù)，那么它被譯碼器82譯碼并擴展回到16位數(shù)字格式，以便存儲在SPU 71中。反之，當讀取的是例如16位數(shù)字格式的PCM數(shù)據(jù)時，則該數(shù)據(jù)由譯碼器82譯碼，并送到SPU 71，或被直接傳送以驅(qū)動揚聲器73。
通信控制器模塊90包括通信控制器91，該控制器控制數(shù)據(jù)傳輸，使其通過數(shù)據(jù)總線100輸送到CPU 51，或從CPU 51送出?？刂破?2輸入來自操作者的命令，而存儲卡93存儲游戲設置數(shù)據(jù)?？刂破?2具有16個用作操作者指令入口的指令鍵，且當接收來自通信控制器91的命令時，控制器92在同步模式下以每秒60次的速率將賦給各鍵的指令數(shù)據(jù)傳送到通信控制器91上。通信控制器91進一步將來自控制器92的指令數(shù)據(jù)傳送到CPU 51上。結(jié)果，CPU 51接收操作者的指令，并按照游戲程序指令、實現(xiàn)其相應動作。
為了將游戲的設置儲存在存儲器中，而將它們從CPU 51傳送到通信控制器91上，該通信控制器又將它們存儲在存儲卡93上。通過通信控制器91將存儲卡93連接到總線100上。因為存儲卡93與總線100是分離的，所以在激勵游戲機的同時可以將存儲卡從游戲機上取出。由此可以更換多個存儲卡93以便做不同的游戲或游戲設置。
還將總線100連接到視頻游戲機的并行I/O(輸出/輸入)端口101和串行I/O端口102。所以，可以將電視游戲機通過并行I/O端口101連接到任何外圍設備上，并且經(jīng)過串行I/O端口102連接到另外的一個電視游戲機。對于電視游戲機，須要在主存儲器53、GPU 62、視頻譯碼器64和譯碼器82之間，以高速率傳送大量圖象數(shù)據(jù)，以便讀取程序并顯示或繪制所希望的圖象。為此目的，視頻游戲機可在主存儲器53、GPU 62、視頻譯碼器64和譯碼器82之間直接進行數(shù)據(jù)傳送，或DMA傳送，而不必在外圍設備控制器的控制作用下通過CPU51。這種結(jié)構(gòu)可減少CPU 51上的負載，也允許以更高的速率傳送數(shù)據(jù)。
當將電源加到電視游戲機上時，其CPU 51起動儲存在ROM 54中的操作系統(tǒng)。在起動操作系統(tǒng)的同時，CPU 51控制圖象系統(tǒng)60和聲系統(tǒng)70的操作。更具體地講，在開始啟動操作系統(tǒng)時CPU 51通過檢驗每一個設備使整個游戲機初始化，并驅(qū)動光盤控制器模塊80以便從光盤上讀出游戲程序。當游戲程序開始時，CPU 51控制圖象系統(tǒng)60和聲系統(tǒng)70響應來自操作者的命令顯示圖象并發(fā)出相應的音樂或特殊效果的聲音。
為了產(chǎn)生相應于圖象的音樂或特殊效果的聲音，該視頻游戲機裝有聲源用于產(chǎn)生音樂和特殊效果的聲音，還裝有聲源控制器，它響應來自操作者的命令以便控制聲源的動作。實際上，通過CPU 51和SPU 71聯(lián)合操作實現(xiàn)聲源控制器的1作。然而，該聲源控制器主要是通過CPU 51控制的。
如圖2所示，SPU 71包括一個音調(diào)變換器111用于讀取來自聲緩沖器72的波形，并根據(jù)來自CPU 51的命令改變其音調(diào)。一個時鐘發(fā)生器112產(chǎn)生同步各操作用的時鐘信號。一個噪聲發(fā)生器113響應時鐘發(fā)生器112的輸出以產(chǎn)生噪聲。一個選擇器開關(guān)114，在音調(diào)變換器111和噪聲產(chǎn)生器113的輸出之間進行轉(zhuǎn)換。一個包絡線發(fā)生器115，通過電平控制，改變開關(guān)114波形輸出的幅度來產(chǎn)生聲數(shù)據(jù)的包絡線。一個靜噪處理器116，它在聲音的開和關(guān)之間進行轉(zhuǎn)換和兩個、左和右音量器件117L和117R調(diào)節(jié)在左和右聲道之間的強度或平衡。
聲緩沖器72保持一些表示聲音的一周期長度的波形，以先前所描述的4位ADPCM數(shù)據(jù)形式，儲存這些波形，且在讀出后，在傳送到音調(diào)變換器111之前，通過SPU 71將波形轉(zhuǎn)換成16位PCM路式。與直接儲存PCM數(shù)據(jù)相比，上述情況較能使聲緩沖器72的波形儲存區(qū)小型化，從而可儲存更多的波形。主存儲器53保持聲數(shù)據(jù)的包絡線，如波形的上升和衰落，該包絡線相應于儲存在聲緩沖器72中的一周期長度的波形。盡管圖2表示用于處理一個聲音(單音)的電路結(jié)構(gòu)，但是音調(diào)變換器111與音量器件117L和117R的連接是相對24種聲音而重復進行的。將多個音量器件117L和117R的輸出一起連接到兩個、左和右聲道的輸出端。在本發(fā)明聲源設備中，產(chǎn)生24種不同聲音并同時發(fā)出。還可能單獨對聲緩沖器72中的波形、包絡線、強度和每個聲音在左和右聲道之間的平衡進行調(diào)節(jié)。因此，聲源設備可利用多種聲音產(chǎn)生諧音或模擬多種樂器進行演奏。
聲源設備還能進行將一串時間滯后的聲輸出結(jié)合在一起的混響處理。更具體地講，SPU 71還包括兩個用于確定是否將一組24種聲音做混響處理的開關(guān)118L和118R。使開關(guān)118L的各個聲音輸出在時間上一個落后另一個的混響處理器119，用以控制時間滯后聲音輸出強度的音量器件120，用以將音量器件120的輸出與初始的、無滯后的聲音輸出混合的加法器121b以及用以控制加法器121b混合輸出強度的主音量器件122，一起操作以進行混響處理。
該聲源設備也適于將前述聲音輸出與其它從光盤取回的并由譯碼器82提供的另一個聲信號混合。更具體地講，SPU 71還包括一個開關(guān)123，用以選擇從具有聲音輸出的光盤上來的附加聲信號的混合。一個混合音量器件124控制傳送到加法器121a之前的聲信號強度，一個開關(guān)125選擇性地使聲信號經(jīng)受混響處理。在圖2中所示相互連接的混響處理器119、音量控制器120、以及混合音量器件124表示的是左聲道。對于右聲道，連接的是同類的器件，但是為了清楚起見沒有圖示。
現(xiàn)在將說明最佳實施例中聲源裝置的工作情況。當需要發(fā)聲時，CPU 51傳送一個用于選擇并讀出聲緩沖器72中與聲音及所需聲調(diào)相應的波形的選擇信號。然后，將該信號傳送到音調(diào)變換器111。CPU同時從主存儲器53中取回相應于所選波形的包絡線，然后將聲音傳送到包絡線發(fā)生器115。在響應中，音調(diào)變換器111，通過參照音調(diào)改變讀取波形的步驟，完成波形讀取。音調(diào)變換器111還在完成一個周期長度的波形讀取后，只要還在請求發(fā)聲、就反復讀取波形。接著在收到發(fā)聲請求的同時產(chǎn)生音調(diào)的波形數(shù)據(jù)。通過開關(guān)114將波形數(shù)據(jù)送到包絡線產(chǎn)生器115上。
按照CPU 51所提供的包絡線，包絡線發(fā)生器115改變來自音調(diào)變換器111的波形幅度數(shù)據(jù)。結(jié)果，產(chǎn)生了一個聲音的聲頻數(shù)據(jù)。以同樣方式，形成其余23個聲頻數(shù)據(jù)的聲音。然后，用音量器件117L和117R控制左和右聲道的聲音數(shù)據(jù)強度和平衡，并且如果需要的話在混合之前進行混響處理。最后放出由CPU 51請求的聲數(shù)據(jù)。
將用于產(chǎn)生每一個聲音的聲頻數(shù)據(jù)且包含波形數(shù)據(jù)和包絡線數(shù)據(jù)的信息以文件庫的形式儲存在光盤上或記錄介質(zhì)上，而該文件庫裝有波形和包絡線數(shù)據(jù)的設置元素(程序)。如圖3所示，該庫可以包括一個屬性區(qū)(庫頭)VH和一個波形區(qū)VB。該波形區(qū)VB包含壓縮波形數(shù)據(jù)(稱為“wave”)、且?guī)祛^VH包含由壓縮波形數(shù)據(jù)(VAG)所造成的屬性數(shù)據(jù)(稱為“attribute”)。屬性數(shù)據(jù)不須要一對一的相應于波形數(shù)據(jù)，最好是，將多個屬性賦予單個波形。所以，如圖3所示，屬性的數(shù)目大于波形數(shù)據(jù)。而且如圖4所示，庫頭VH包括一個VAB頭，一個程序頭，一個音調(diào)屬性表(VAG屬性表)和一個VAG偏移表。VAB頭包括VAB標識符用以識別作為庫VAB的文件，文件ID用以識別每一個VAB文件，文件長度用以表示庫VAB文件的長度，程序數(shù)用以指示程序量，音調(diào)數(shù)用以指示VAG屬性設置數(shù)，VAG數(shù)用以表示VAG數(shù)據(jù)量，主音量電平(“mvol”)用以指示主音量器件122的電平以及主模式(“pan”)用以表示主掃聽電平。
程序頭包括許多程序，且音調(diào)屬性表包括許多音調(diào)屬性。在給定的聲范圍內(nèi)，對每一個程序賦予一組音調(diào)屬性(VAG屬性)。所述程序包括在程序中指示VAG屬性數(shù)目的音調(diào)(“tone”)程序的主音量(“vol”)，程序的優(yōu)先(“prior”)、聲源的模式(“mode”、程序的主掃聽電本(“pan”)，程序的屬性(“attribute”)以及地址(“aclress 1、2”)。
VAG屬性包括VAG屬性的優(yōu)先(“prior”)、音量(“vol”)和panpot(“pan”)，指示聲音中心音調(diào)的中心音符(“crsc”)，用以修正音調(diào)的微調(diào)(“fine”)、聲的最小值和最大值(“min”“max”)，振動的寬度和周期(“VibW”，“VibT”)，滑音的寬度和持續(xù)時間(“porW”，“porT”)，用于改變音調(diào)的音調(diào)起伏(pitch bend)最小值和最大值(“pbmin”，“pbmax”)，包絡線設置(“adsr1、2”)， 包括其VAG屬性的程序(“program”)和適合VAG屬性的(VAG)波形數(shù)據(jù)的標識符(“vag”)。
如圖5所示，包絡線設置“adsr 1、2”表示包絡線投入(“aH-ack”)、衰退(“decay”)、維持(“sustain”)和釋放(“releas-e”)，包絡線發(fā)生器115使用“adsr 1、2”用以控制音調(diào)變換器111的輸出電平。如圖6所示，包絡線發(fā)生器115包括兩個“adsr”記錄器115a和115b用以維持包絡線設置“adsr 1、2”，一個“ad-sr”控制器115c用以按照來自“adsr”記錄器115a和115b的“adsr1、2”確定音調(diào)變換器111的輸出幅度，和一個乘法器115d用以計算由“adsr”控制器115c確定的幅度和音調(diào)變換器111的輸出的乘積。在工作時，CPU 51從主存儲器53中讀出相應于選定VAG屬性的“adsr1”和“adsr 2”，并且將它們分別傳送到“adsr”記錄器115a和115b。同時，CPU 51指示聲緩沖器72按照VAG屬性讀出波形。從聲緩沖器72讀出的波形通過音調(diào)變換器111變換音調(diào)并通過開關(guān)114傳送到乘法器115d。“adsr”控制器115c響應來自“adsr”記錄器115a和115b的“adsr 1、2”產(chǎn)生如圖5所示的包絡線，并將它送到乘法器115d。乘法器115d計算音調(diào)變換器111的輸出和“adsr”控制器115c的包絡線的乘積。
更具體的講，最終的聲頻波形是通過用包絡線發(fā)生器115改變音調(diào)變換器111的輸出幅度而產(chǎn)生的。上述動作將對每一個聲音重復。VAG偏移表含有在波形區(qū)VB中指示每一個VAG位置的“vagoffs-et”值。該“vagoffset”是從波形區(qū)VB的前端起計數(shù)的偏移數(shù)，波形區(qū)前端表示由VAG的“vag”識別的VAG位置。在工作時，通過CPU 51讀出偏移數(shù)并將其送到SPU 71。SPU 71取回受聲緩沖器72d的“vagoffset”控制的VAG。事先，已經(jīng)從光盤上取出庫VAB數(shù)據(jù)，并將其存在主存儲器53或聲緩沖器72中。在從光盤取回波形區(qū)VB的同時，從光盤中讀取庫頭并且在將其傳送到聲緩沖器72儲存之前將其保持在主存儲器53中。可以通過DMA傳輸器對它們進行讀取和傳送。
更具體地講，如圖7所示，主存儲器53帶有用于儲存庫頭VH的庫頭儲存區(qū)53VH，和用于傳送波形區(qū)VB的聲道區(qū)53c。聲道區(qū)53c小于圖7中虛線所示的波形區(qū)的規(guī)模。因此，將波形區(qū)VB分成規(guī)模小于聲道區(qū)53c的一些區(qū)段，并在傳送到聲緩沖器72之前，將這些區(qū)段接連地儲存在聲道區(qū)53c。所以，將用于傳送波形數(shù)據(jù)的主存儲器53的聲道區(qū)53c減至最小，因而省下儲存區(qū)以便用于游戲程序及有助于有效地使用主存儲器53。此外，CPU 51從主存儲器53中讀出各種屬性，并將它們傳送到音調(diào)變換器111、包絡線發(fā)生器115、音量器件117L和117R以便選擇VAG和確定其相關(guān)設置。最后，調(diào)用和利用儲在聲緩沖器72中的波形來產(chǎn)生每種聲音音響。
在上述聲源設備中，屬性和波形數(shù)據(jù)分別儲存在主存儲器53和聲緩沖器72中。當請求產(chǎn)生一種聲音時，從主存儲器53檢索其屬性，并用該屬性，從聲緩沖器72中讀出波形從而產(chǎn)生一個聲信號，因為從光盤中取出的屬性和波形數(shù)據(jù)暫時存儲在主存儲器53和聲緩沖器72中，所以，很容易隨心地對其進行改變。將再現(xiàn)的聲音與其圖象關(guān)聯(lián)，并提供BGM。
可以控制包絡線發(fā)生器115和兩個音量器件117L和117R的輸出，以便不僅借助兩個聲道的絕對值也借助兩個聲道之間的差值達到左/右平衡。音量器件117L和117R共同完成上述操作，如圖8所示，每一個音量器件包括用以保持差分音量電平的差分音量記錄器117a，用以保持音量電平的音量記錄器117b、一個加法器117c、一個限制器117d、另一個音量記錄器117e，以及一個音控制器117f。
通過CPU 51分別向差分記錄器117a和音量記錄器117b提供音量電平和差分電平來預置音量器件117L和117R。音量電平和差分電平已經(jīng)給定，所以在相等時鐘信號間隔內(nèi)通過加法器117c計算它們的總和，然后將其傳送到限制器117d和音量記錄器117e。將音量電平和差分電平的總和送到音量記錄器117b并在此保持。隨著下一個時鐘脈沖的發(fā)出，計算它們的總和。因為保持著差分音量電平，在每一個時鐘信號的間隔內(nèi)將其加到音量電平上，使最終的總合輸出連續(xù)變化。例如，當差分電平是正值時，該音量輸出將連續(xù)增加，而當它是負值時輸出將逐漸減小。
然后，音量總和送到限幅器117d，在此進行限幅并傳送到音量記錄器117e。音量控制器117f計算經(jīng)過靜噪處理器116送來的包絡線發(fā)生器115的輸出和儲存在音量記錄器117e的音量總和的乘積，并且將它送到加法器121a。因此，可以將包絡線發(fā)生器115的輸出控制在所希望的音量電平。因為音量電平的輸入是連續(xù)控制的，所以包絡線發(fā)生器115的輸出可接連地變化。更具體地講，如果差分音量電平設置在如圖9(c)所示的時間t1到t2，那么音量總和將以圖9(b)所示的dv/dt的速率增加。因此，音量控制器117f輸出一個圖9(a)所示的連續(xù)增加的波形。這使得再現(xiàn)的聲音能連續(xù)地變化，從而避免了產(chǎn)生不希望出現(xiàn)的人為制造的，例如，由不連續(xù)變化引起的爆裂噪聲。同時，音量輸出與差分音量電平成正比地逐漸變化，所以它們的值可能只用CPU 51設置一次，從而將CPU 51上的負載減至最小。
應該清楚，如果沒有給出差分音量電平，那么將不能更新加法器117c對音量器件117b的控制。由于音量電平被賦以恒值，音量器件117L和117R始終起著普通電阻的功能。同時，因為在相等的時間間隔內(nèi)給出控制加法器117c時鐘信號，所以通過對SPU 71的預定設置可以將它改變。通過CPU 51可以控制兩個時鐘之間的間隔變化。
如圖10中(a)所示，當在相等的時間間隔引入時鐘信號且差分音量電平是正值時，音量控制器117f的輸出電平在一給定速率下線性增加。如果差分音量電平是負值，那么如圖10中(b)所示輸出電平線性減小。當兩個時鐘之間的間隔連續(xù)減小，且差分音量電平是正值時，音量控制器117f的輸出電平呈非線性減小或按指數(shù)據(jù)函數(shù)減小，如圖10中(c)所示。如果兩個時鐘之間的間隔逐漸減少且差分音量電平是正值，那么音量控制器117f的輸出電平按照增量逐漸減少的準指數(shù)函數(shù)曲線而增加，如圖10中(d)所示。當音量控制器117f的輸出以指數(shù)函數(shù)關(guān)系增加或減小時，所產(chǎn)生的聲的變化適中并有利于人耳的感覺，即使增量是做成階梯形的，如圖10中(e)所示。這樣，在再現(xiàn)的聲音中就會使所產(chǎn)生的爆裂噪聲衰減。
對于聲源器件根本的是通過CPU 51執(zhí)行聲源控制程序。在視頻游戲機中，把包括波形、樂音、音調(diào)、發(fā)出、結(jié)束、形式，以及其他特殊效果和BGM聲音的各種聲頻數(shù)據(jù)以樂譜形式與時間數(shù)據(jù)一起儲存在主存儲器53中。在相等的時間間隔以給定的順序讀出包含在樂譜中的聲頻數(shù)據(jù)，并用該數(shù)據(jù)分配音調(diào)、發(fā)出、以及結(jié)束記錄器的動作，這些記錄器又產(chǎn)生所希望的特殊效果或BGM聲音。將樂譜的聲頻數(shù)據(jù)分成或是由用以播放一序列音樂的樂譜數(shù)據(jù)文件組成的單個樂譜數(shù)據(jù)或是由用于播放多序列音樂的文件組成的組合樂譜數(shù)據(jù)。如圖11所示，單樂譜數(shù)據(jù)包括文件頭和一個序列的樂譜數(shù)據(jù)。一個序列的樂譜數(shù)據(jù)包括表示樂譜數(shù)據(jù)和序列信息屬性的數(shù)據(jù)頭。文件頭是由ID和版本號組成，其中聲ID用于識別作為本文件聲數(shù)據(jù)文件，而版本號用于識別版本。
數(shù)據(jù)頭信息包括用樂譜數(shù)據(jù)的音速和節(jié)拍以及音樂的音速和節(jié)拍表示的時間分辨率和1/4音符分辨率。序列信息包含表示一個序列中多個聲音的聲數(shù)據(jù)。如圖12所示，組合樂譜數(shù)據(jù)包括一個文件頭和多個序列的樂譜數(shù)據(jù)。與單樂譜數(shù)據(jù)相類似，每個序列的樂譜數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)頭信息，它表示樂譜數(shù)據(jù)和序列信息的屬性。
組合樂譜數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)頭信息是由樂譜數(shù)據(jù)ID組成，數(shù)據(jù)ID用于識別樂譜數(shù)據(jù)的類型，其后是帶有樂譜數(shù)據(jù)的音速和節(jié)拍，以及音樂的音速和節(jié)拍的時間分辨率和1/4音符分辨率。如圖13所示，組合樂譜數(shù)據(jù)中的序列信息包含用以開始一個聲音的接通信息，用以結(jié)束一個聲音的斷開信息，和用以變換聲音音色的音調(diào)屬性改變數(shù)據(jù)。如上所述，通過CPU 51解釋該數(shù)據(jù)，并用該數(shù)據(jù)控制聲源器件。如圖14所示，單個或組合的樂譜數(shù)據(jù)以每一個序列的樂譜數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。
例如，單個樂譜數(shù)據(jù)是由伴有其文件頭的樂譜數(shù)據(jù)A或B所組成。同時，組合樂譜數(shù)據(jù)P是由樂譜數(shù)據(jù)C、D和E以它們各自的樂譜數(shù)據(jù)ID P-1，P-2和P-3相結(jié)合，并伴隨以文件頭構(gòu)成。在組合樂譜數(shù)據(jù)P中，依次調(diào)整樂譜數(shù)據(jù)IDs。事先讀出在光盤中儲存的單個或組合樂譜數(shù)據(jù)，將其儲存在主存儲器53中。在處理中，通過CPU-51調(diào)用單個或組合樂譜數(shù)據(jù)，并通過由電聲源控制中執(zhí)行聲源控制程序的操作來再現(xiàn)這些數(shù)據(jù)。
聲源控制器可以包括圖15中所示的電路布置，其中用單個或組合樂譜數(shù)據(jù)來控制聲源設備。如圖所示，聲源控制器包括一個輸入器件或控制器92，一個樂譜數(shù)據(jù)選擇器105，選擇器105用于選擇一個所希望重放的樂譜數(shù)據(jù)，后者是從儲存在主存儲器53的樂譜數(shù)據(jù)儲存區(qū)53a中的一組單個或組合樂譜數(shù)據(jù)中挑選而得。樂譜數(shù)據(jù)采集單元106采集由樂譜數(shù)據(jù)選擇器105所識別的選定樂譜數(shù)據(jù)。一個發(fā)出/結(jié)束數(shù)據(jù)控制器107控制聲源或聲模塊70。樂譜數(shù)據(jù)選擇器105包括一個樂譜數(shù)據(jù)選擇管理器105a。后者響應來而輸入器件92的輸入信號，以便管理所選擇的樂譜數(shù)據(jù)。一個樂譜數(shù)據(jù)選擇儲存器105b、保存樂譜數(shù)據(jù)的內(nèi)容，一個樂譜數(shù)據(jù)選擇控制器105c分析保存在樂譜數(shù)據(jù)儲存器105b中的樂譜數(shù)據(jù)內(nèi)容。
如圖16所示，單個樂譜數(shù)據(jù)A、B和組合樂譜數(shù)據(jù)P的文件頭已讓刪除，這些樂譜數(shù)據(jù)被獨立地儲存在樂譜數(shù)據(jù)選擇儲存器53a中。同時，由于將樂譜IDs 4和5賦予其各自的單個樂譜數(shù)據(jù)A和B，所以它們確定了在樂譜數(shù)據(jù)選擇存儲器105b中的地址。組合樂譜數(shù)據(jù)P的樂譜C、D和E也與它們各自的樂譜IDs 1、2和3相伴，并儲存在由各ID所確定的相應地址位置。更具體地講，把識別樂譜數(shù)據(jù)儲存器位置的地址和指針數(shù)據(jù)儲存在主存儲器53的參考表中，如圖17(a)所示。如圖所示，將參考表設計成，在單個樂譜數(shù)據(jù)A和B中，分別賦予樂譜ID 4和5兩個地址位置ADDR2和ADDR2和兩個指針Pt4和Pt5。同時，在參考表中，分別為組合樂譜數(shù)據(jù)P-1、P-2和P-3中各自樂譜數(shù)據(jù)C、D和E的樂譜ID1、2和3，賦予三個指針字Pt1、Pt2和Pt3。
把起初地址參考表也儲存在主存儲器53中。如圖17(b)所示，字母P表示賦予起始地址SADDR1的樂譜數(shù)據(jù)ID，其中省去了組合樂譜數(shù)據(jù)P。類似地，如圖17(c)所示，將一個偏移地址參考表也儲存在主存儲器53中，后者將樂譜數(shù)據(jù)ID的P-1、P-2和P-3分別分配到與組合樂譜數(shù)據(jù)P的SADDr有關(guān)的三個不同偏移地址上。例如，P-1的偏移地址是0，因為其樂譜數(shù)據(jù)C首先進入組合樂譜數(shù)據(jù)中。因此，P-2和P-3的偏移地址是OADDR1和OADDR2，它們分別始于樂譜數(shù)據(jù)D和F的SADDr。通過參照參考表、起始地址參考表和偏移參考表簡單地考查樂譜ID，可以很容易地讀出在單個或組合樂譜數(shù)據(jù)中的樂譜數(shù)據(jù)。圖18表示了上述系統(tǒng)的操作，在此通過指定數(shù)據(jù)的樂譜ID可以讀出在組合樂譜數(shù)據(jù)中的任何樂譜數(shù)據(jù)，這比直接讀出地址要容易得多。
在聲源控制器中，為聲源中的24種聲音分別指定一組樂譜數(shù)據(jù)以便再現(xiàn)。通過樂譜數(shù)據(jù)參考表上的指針，引導再現(xiàn)每一個樂譜數(shù)據(jù)。在再現(xiàn)過程中，指針指出樂譜數(shù)據(jù)的位置，而且當沒有再現(xiàn)請求時，指針在樂譜數(shù)據(jù)頭中保持不變。
如圖19所示，在樂譜數(shù)據(jù)存儲器105b中，把相應于樂譜ID數(shù)目的樂譜數(shù)據(jù)的某些再現(xiàn)狀態(tài)到在樂譜數(shù)據(jù)選擇屬性表中。通過來自輸入設備104或來自其他程序的設置命令確定再現(xiàn)狀態(tài)。當不執(zhí)行再現(xiàn)動作時，識別的再現(xiàn)狀態(tài)為“停止”，在再現(xiàn)過程期間，識別的再現(xiàn)狀態(tài)為“播放”和當再現(xiàn)過程暫時停止時，識別的再現(xiàn)狀態(tài)為“暫?！?。在圖19的樂譜數(shù)據(jù)選擇屬性中，樂譜ID1表示正在再現(xiàn)的樂譜數(shù)據(jù)，樂譜ID2表示設有再現(xiàn)的樂譜數(shù)據(jù)，樂譜ID3表示暫停的樂譜數(shù)據(jù)，樂譜ID4表示正在再現(xiàn)的樂譜數(shù)據(jù)，而樂譜ID5表示沒有再現(xiàn)的樂譜數(shù)據(jù)。下面將參照圖20的流程圖說明在重放設備中樂譜數(shù)據(jù)的再現(xiàn)過程。
當請求樂譜數(shù)據(jù)再現(xiàn)時程序是以步驟S1開始，在此樂譜數(shù)據(jù)選擇管理器105a檢查是否有來自輸入設備104的輸入。如果有輸入，程序進到步驟S2，如果沒有輸入，系統(tǒng)接著進入步驟S6。在步驟S2中，樂譜數(shù)據(jù)選擇控制器105c檢查輸入信號是否表示用樂譜ID請求再現(xiàn)其樂譜數(shù)據(jù)。如果沒有請求，程序進到步驟S4。如果有請求，程序進到步驟3，在此按照樂譜ID在樂譜數(shù)據(jù)選擇儲存器105b中的指示，樂譜數(shù)據(jù)的狀態(tài)轉(zhuǎn)到“播放”，在步驟S4中，樂譜數(shù)據(jù)選擇控制器105c檢查輸入信號是否表示請求樂譜ID停止其樂譜數(shù)據(jù)。如果不是，程序進入步驟S6，如果是，則進到步驟S5其中在進入步驟S6之前按照樂譜ID在樂譜數(shù)據(jù)選擇儲存器105b中的指示，使樂譜數(shù)據(jù)的狀態(tài)變換成“停止”。在步驟S6，樂譜數(shù)據(jù)選擇控制器105c分析由樂譜數(shù)據(jù)選擇儲存器105b的樂譜ID指示的樂譜數(shù)據(jù)狀態(tài)。然后，在步驟S7中確定樂譜ID是否“播放”。如果不是，程序回到步驟S1，并等待另一個輸入。在步驟7中如果表示的是“播放”樂譜ID，程序進到步驟8開始對樂譜ID指定的樂譜數(shù)據(jù)進行再現(xiàn)。
S8之后的步驟在樂譜-數(shù)據(jù)接樂譜-數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進行，并且通過以相等的時間間隔由外圍設備控制器52產(chǎn)生的定時器中斷信號來控制。下面將參照一個樂譜數(shù)據(jù)的實施例說明上述操作。在步驟8中，樂譜數(shù)據(jù)采集單元106指示樂譜數(shù)據(jù)儲存器53a讀出通過樂譜ID“播放”指定的相關(guān)樂譜數(shù)據(jù)。樂譜數(shù)據(jù)采集單元106檢查樂譜數(shù)據(jù)是否在步驟S9結(jié)束。如果是在步驟S9結(jié)束，則結(jié)束聲處理，如果不是，程序進到步驟S10。
在步驟S10中，樂譜數(shù)據(jù)采集單元106檢查在步驟9中所讀出的樂譜數(shù)據(jù)是否確定是在當前的中斷期間準備再現(xiàn)的一個。如果不是，將中止聲處理。如果是，程序進到步驟S11。在步驟S11中，聲發(fā)出/結(jié)束控制器107檢查在目前的中斷期間準備再現(xiàn)的樂譜數(shù)據(jù)是否包括“接通”。如果不是，程序進到步驟S13。如果是，程序進到步驟S12，在此將發(fā)出相應聲音的指令送到聲源，并回到步驟S8準備下一個中斷信號。
在步驟S13中，聲發(fā)出/結(jié)束控制器107檢查在當前的中斷期間將要再現(xiàn)的樂譜數(shù)據(jù)是否包括“中斷”。如果不是，程序回到步驟8等待下一個中斷信號。如果是，程序進到步驟S14，在此將結(jié)束相應聲音的指令送到聲源并回到步驟S8，準備下一個中斷信號。以這種方式，使用樂譜數(shù)據(jù)選擇屬性表再現(xiàn)由選擇的樂譜ID指定的樂譜數(shù)據(jù)。
在聲源控制器中，參照參考表通過檢查其樂譜ID很容易識別任何樂譜數(shù)據(jù)，并簡化了樂譜數(shù)據(jù)的控制。因為通過改變樂譜數(shù)據(jù)選擇屬性表的內(nèi)容可獨立確定以其樂譜ID形式表示的樂譜數(shù)據(jù)的再現(xiàn)狀態(tài)，所以不管其它樂譜數(shù)據(jù)的再現(xiàn)狀態(tài)如何，都可以進行一個樂譜數(shù)據(jù)的再現(xiàn)。這使得對操作者請求的響應或其它程序要求的響應速度增加。
圖15中所示的聲源控制器還包括圖21中所示的電路設置。圖21是一個方塊圖，它表示通過CPU 51按照操作系統(tǒng)聲源控制程序和游戲程序的操作進行控制的動作順序。聲源控制器包括一個定時中斷控制器130用以以相等的時間間隔對CPU 51產(chǎn)生定時中斷信號。外圍設備控制器52和聲控制器140的動作響應外圍設備控制器52的定時中斷動作，以便按照樂譜數(shù)據(jù)控制聲源動作。系統(tǒng)負載控制器150檢查在整個視頻游戲機上的負載。系統(tǒng)負載控制器150將其信息送到定時中斷控制器130和輸入請求控制器160以便檢查控制器92的動作。
繪圖控制器170控制圖象模塊60的繪圖動作。主程序180響應操作者的命令，用于控制一系列游戲動作，與此相應，發(fā)出特殊效果的聲音，音樂以及顯示圖象。這一切由CPU 51控制，且按照操縱系統(tǒng)和游戲程序，與聲控器140的動作同時進行。定時中斷控制器130包括一個定時中斷間隔儲存器131、一個定時中斷控制器132和一個用于在聲控制器140和主程序180之間進行動作轉(zhuǎn)換的控制選擇器開關(guān)133。
除了聲源70之外，聲控制器140包括用于保存樂譜數(shù)據(jù)的樂譜數(shù)據(jù)存儲器141，用于控制樂譜數(shù)據(jù)讀出的數(shù)據(jù)采集控制器142，用于控制數(shù)據(jù)采集器控制器142動作的時間控制器143，用于按照樂譜數(shù)據(jù)控制聲音發(fā)出和結(jié)束的聲發(fā)出/結(jié)束控制器144以及用于保存與定時中斷間隔儲存器131的定時中斷間隔數(shù)據(jù)相應的內(nèi)分辨率數(shù)據(jù)的內(nèi)分辨率儲存器145，聲源70包括SPU 71和聲緩沖器72。更具體地講，它包括一個聲發(fā)射器147和一個放大器148，聲發(fā)射器147，響應來自聲發(fā)出/結(jié)束控制器144的命令從聲緩沖器72或波形儲存器146中讀出相應的波形，放大器148放大聲發(fā)射器147的波形。實際上，把聲發(fā)射器147和放大器148設置成SPU 71的一個單元。
系統(tǒng)負載控制器150包括用于采集系統(tǒng)負載數(shù)據(jù)的系統(tǒng)負載采集器151和用于檢查系統(tǒng)負載數(shù)據(jù)的系統(tǒng)負載檢查器152。一個系統(tǒng)負載閾值儲存器153保存系統(tǒng)負載數(shù)據(jù)的閾值。輸入請求控制器160包括帶有控制器92的一個輸入器件161，和用于分析輸入請求的輸入請求分析器162。繪圖控制器170是CPU 51、GTE 61，GPU 62和幀緩沖器63的組合。更具體地講，它包括一個裝有GTE 61的持續(xù)時間控制繪圖數(shù)據(jù)儲存器171，裝有CPU 51的繪圖數(shù)據(jù)控制器172，一個裝有GPU 62的繪圖器173，裝有幀緩沖器63的繪圖數(shù)據(jù)儲存器174，以及用以顯示以繪圖器173的視頻輸出中產(chǎn)生的圖象的顯示器175。下面將更詳細地說明聲源控制器的操作。
在聲源控制器中，把與系統(tǒng)負載或請求輸入相應的定時中斷間隔數(shù)據(jù)儲存在定時中斷間隔儲存器131中。例如，定時中斷間隔數(shù)據(jù)包括賦值到較低系統(tǒng)負載的1/240秒間隔和賦值到較高系統(tǒng)負載的1/60秒間隔，高系統(tǒng)負載時的間隔比低系統(tǒng)負載的間隔長。當聲源控制器起動時，在CPU 51控制之下主程序180并行進行一組按照來自輸入器161的命令控制繪圖控制器170的動作。通過聲控制器140確定聲的選擇，并起初系統(tǒng)負載控制器150。系統(tǒng)負載采集器151接收來自CPU 51的負載數(shù)據(jù)，并將它傳送到系統(tǒng)負載檢查器152。通過將該負載數(shù)據(jù)與儲存在系統(tǒng)負載閾值儲存器153中的閾值進行比較，系統(tǒng)負載檢查器152檢查該系統(tǒng)負載，且將比較結(jié)果傳送到定時中斷間隔儲存器131。
定時中斷間隔儲存器131從系統(tǒng)負載檢查器152的輸出結(jié)果或輸入請求分析器162的輸出中確定定時中斷間隔的相互長度，并將它傳送到定時中斷控制器132和內(nèi)分辨率儲存器145。更具體地講，當系統(tǒng)負載檢查器152判斷系統(tǒng)負載較低時，定時中斷間隔儲存器131選擇1/240秒間隔，而當系統(tǒng)負載較高時，選擇1/60秒間隔。定時中斷間隔控制器132按照定時中斷間隔儲存器131的定時中斷間隔，控制外圍設備控制器52。上述情況導致以相等時間間隔產(chǎn)生定時中斷信號。此外，以相等時間間隔控制選擇器開關(guān)133起動主程序180和聲控制器140。這使得聲控制器140進行它的發(fā)聲處理。
因為通過控制選擇器開關(guān)133的開關(guān)動作起動聲控制器140，所以，按照定時中斷間隔或儲存在內(nèi)分辨率儲存器141中的內(nèi)分辨率，定時控制器143指示數(shù)據(jù)采集器142，從樂譜數(shù)據(jù)儲存器141中讀出樂譜數(shù)據(jù)定時中斷間隔長度，并將它傳送到聲發(fā)出/結(jié)束控制器144。聲發(fā)出/結(jié)束控制器144響應來自時間控制器143的樂譜數(shù)據(jù)長度控制聲發(fā)出器147的動作。因此，聲發(fā)出器147產(chǎn)生與從波形儲存器146中選擇的波形相應的聲音。更具體地講，聲發(fā)出/結(jié)束控制器144起動的同時，CPU 51確定音調(diào)變換器111和包絡線發(fā)生器115的動作，以便產(chǎn)生所請求的聲，然后，在傳送到揚聲器73進行聲音輸出之前，通過放大器148調(diào)節(jié)聲的幅度，通過由定時中斷間隔儲存器131給出的適合定時中斷間隔長度的樂譜數(shù)據(jù)聲頻信號，發(fā)出聲音。
因為通過定時中斷間隔儲存器131確定的定時中斷間隔起動聲控制器140，所以連續(xù)地給出樂譜數(shù)據(jù)的定時中斷間隔長度。如圖22(a)所示，當定時中斷間隔是1/240秒時，再現(xiàn)1/240秒長的樂譜數(shù)據(jù)。
同時，在聲控制器140中實際處理的持續(xù)時間比1/240秒小得多。例如，在從t11到t12，由t12到t13，由t13到t14或由t14到t15的周期中，各播放兩個音符。在由t11到t151/60秒中再現(xiàn)全部8個音符。如圖22(b)所示，當定時中斷間隔是1/60秒時，再現(xiàn)的是1/60秒長的樂譜數(shù)據(jù)。在由t21到t22的1/60秒內(nèi)播放8個音符。當定時中斷間隔或是1/240秒或是1/60秒時，在同樣的長度內(nèi)播放8個音符。因此，在聲源控制器中，即使定時中斷間隔變化，也能控制樂譜數(shù)據(jù)的讀出使之與該間隔相匹配。這樣就能以同樣的節(jié)拍速度讀出樂譜數(shù)據(jù)并將其重放。如圖23(a)所示，當定時中斷間隔是1/240秒時，通過定時中斷間隔信號所觸發(fā)的聲控制器140的動作，約占CPU 51全部負載的25％。然而，如圖23(b)所示，當定時中斷間隔是1/60秒時，聲控制器140的動作是CPU 51處理能力的12.5％。
很清楚，當定時中斷間隔的長度減小時，CPU 51控制聲源動作的負載幾乎沒有變化。然而，當定時中斷間隔很短時，中斷動作更頻繁發(fā)生而且增加了用于中斷的輔助操作。這導致聲控制器140的負載增加。所以當系統(tǒng)負載相對較低時，把預定并儲存在定時中斷間隔儲存器131中的定時中斷間隔選為1/240秒，使聲控制器140處理更多負載。當系統(tǒng)負載較高時，把間隔選為1/60秒，由此來減少聲控制器140的負載。
結(jié)果，在本發(fā)明的聲源控制器中，聲控制器140的處理能力依賴于系統(tǒng)的負載變化，而沒有改變樂譜數(shù)據(jù)的形式。當系統(tǒng)負載很大時，聲控制器140的負載更少，從而實現(xiàn)了繪圖視頻數(shù)據(jù)的順利處理。
本發(fā)明的上述實施例并不限于安裝在視頻游戲機上用于產(chǎn)生聲效果和音樂的聲源設備，它也適用于任何通過按照預定幅度數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)波形幅度來產(chǎn)生聲音的設備，例如自動演奏裝置或微處理機。應該清楚，在不偏離本發(fā)明技術(shù)原理前提下可以作出其它改變和改進。
如上所述，本發(fā)明的聲源設備允許按照預定和裝載的差分音量數(shù)據(jù)，設置欲變化的音量級，從而使音調(diào)變換器的輸出幅度可連續(xù)地變化。因此，最終使聲信號保持不間斷，所以在再現(xiàn)的聲音中衰減了不希望的噪聲。因為音量電平是依賴于差分音量值逐漸變化的，所以控制聲源動作的聲源控制器只承受一次初始設置的音量電平和差分音量值負載。這樣可以使聲源控制器的負載減至最小。
本發(fā)明可以有多種變型、改時和細節(jié)上的變化。說明書中所描述的和附圖中所表示的實例僅僅用于說明。因此，本發(fā)明只受權(quán)利要求的技術(shù)實質(zhì)和范圍所限定。
權(quán)利要求
1.一種聲源設備，包括用于儲存波形數(shù)據(jù)的波形緩沖器，用于從所述波形緩沖器中讀出波形數(shù)據(jù)、并按照音調(diào)數(shù)據(jù)改變音調(diào)的波形數(shù)據(jù)的音調(diào)變換器裝置，用于保存幅度數(shù)據(jù)的幅度存儲器，用于接收所述音調(diào)變換器的輸出，并基于所述幅度數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)從所述音調(diào)變換器輸出的電平，以提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出信號的電平控制器。
2.按照權(quán)利要求1所述的聲源設備，其中進一步包括用于儲存差分幅度數(shù)據(jù)的差分幅度存儲器，一個電平調(diào)節(jié)裝置，該裝置基于保存在所述差分幅度存儲器中的差分幅度數(shù)據(jù)，改變保存在所述幅度存儲器中的幅度數(shù)據(jù)。
3.按照權(quán)利要求1所述的聲源設備，其中逐漸改變所述調(diào)節(jié)輸出的電平。
4.按照權(quán)利要求3所述的聲源設備，其中按照一個線性函數(shù)改變所述調(diào)節(jié)輸出的電平。
5.按照權(quán)利要求3所述的聲源設備，其中按照一個指數(shù)函數(shù)改變所述調(diào)節(jié)輸出的電平。
6.按照權(quán)利要求2所述的聲源設備，其中所述電平控制器包括用于儲存另一個幅度數(shù)據(jù)的另一個存儲器裝置，和用于將所述另一個幅度數(shù)據(jù)加到所述差分幅度數(shù)據(jù)上的加法器。
7.按照權(quán)利要求1所述的聲源設備，其中進一步包括使所述調(diào)節(jié)輸出產(chǎn)生混響的裝置。
8.按照權(quán)利要求1所述的聲源設備，其中進一步包括檢測與所述聲源設備相連的CPU上的負載的裝置。
9.一種產(chǎn)生聲頻信號的方法，包括以下步驟提供波形數(shù)據(jù)，改變音調(diào)的波形數(shù)據(jù)，以提供一個變換的音調(diào)輸出，和根據(jù)保存在幅度存儲器中的幅度數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)所述變換的音調(diào)輸出的電平，以提供一個調(diào)節(jié)輸出。
10.按照權(quán)利要求9所述的產(chǎn)生聲頻信號的方法，其中進一步包括根據(jù)差分幅度，改變在所述幅度存儲器中的幅度數(shù)據(jù)的步驟。
11.按照權(quán)利要求9所述的產(chǎn)生聲頻信號的方法，其中逐漸改變所述調(diào)節(jié)輸出。
12.按照權(quán)利要求9所述的產(chǎn)生聲頻信號的方法，其中按照線性函數(shù)改變所述調(diào)節(jié)輸出。
13.按照權(quán)利要求9所述的產(chǎn)生聲頻信號的方法，其中按照指數(shù)函數(shù)改變所述調(diào)節(jié)輸出。
全文摘要
一種電子聲源設備，包括一個加法器，其響應在相等時間間隔內(nèi)所供給的每一個時鐘信號計算音量數(shù)據(jù)和差分音量數(shù)據(jù)的和，并將它送到限幅器和音量記錄器上。然后，通過限幅器將音量數(shù)據(jù)的和限制到一個預定值，并通過音量記錄器將其送到音量控制器上，在此將它與靜噪處理器的輸出相乘。
文檔編號G10H1/00GK1151062SQ9512156
公開日1997年6月4日 申請日期1995年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月2日
發(fā)明者古橋真, 鈴置雅一 申請人:索尼公司