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発明の名称 音源システム
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−163845(P2007−163845A)
公開日 平成19年6月28日(2007.6.28)
出願番号 特願2005−360194(P2005−360194)
出願日 平成17年12月14日(2005.12.14)
代理人 【識別番号】100086807
【弁理士】
【氏名又は名称】柿本 恭成
発明者 永末 誠
要約 課題
音源システムにおける消費電力を低減する。

解決手段
内部バス20を介してCPU30等へ供給するシステムクロックSCKを生成するクロック発生部84と、音源アクセラレータ70の波形合成器72に与える波形合成用クロックACKを生成するクロック発生部85とを別個に設ける。更に、クロック発生部84は、CPU30から周波数設定レジスタ83に設定された設定値に応じた周波数を出力するように構成する。なお、クロック発生部85の周波数も、CPU30からの設定で可変とするように構成すれば、更に最適なクロック周波数での動作が可能になり、不必要な高速クロック信号による消費電力の増加を抑えることができる。
特許請求の範囲
【請求項1】
外部から与えられる入力データを解析して波形合成用のパラメータを生成する処理装置と、
前記パラメータに従って波形合成を行って符号変調した音声データを出力する音源アクセラレータと、
前記処理装置からの周波数設定に基づいて該処理装置の動作の基準となる第1のクロック信号を出力する第1のクロック発生部と、
前記音源アクセラレータにおける波形合成処理のための第2のクロック信号を出力する第2のクロック発生部とを、
備えたことを特徴とする音源システム。
【請求項2】
外部から与えられる入力データを解析して波形合成用のパラメータを生成する処理装置と、
前記パラメータに従って波形合成を行って符号変調した音声データを出力する音源アクセラレータと、
前記処理装置の動作の基準となる第1のクロック信号を出力する第1のクロック発生部と、
前記処理装置からの周波数設定に基づいて前記音源アクセラレータにおける波形合成処理のための第2のクロック信号を出力する第2のクロック発生部とを、
備えたことを特徴とする音源システム。
【請求項3】
外部から与えられる入力データを解析して波形合成用のパラメータを生成する処理装置と、
前記パラメータに従って波形合成を行って符号変調した音声データを出力する音源アクセラレータと、
前記処理装置からの周波数設定に基づいて該処理装置の動作の基準となる第1のクロック信号を出力する第1のクロック発生部と、
前記処理装置からの周波数設定に基づいて前記音源アクセラレータにおける波形合成処理のための第2のクロック信号を出力する第2のクロック発生部とを、
備えたことを特徴とする音源システム。
【請求項4】
前記処理装置は、外部から与えられた電力制限値に従って前記第2のクロック発生部に対する周波数設定の値を制限することを特徴とする請求項1または3記載の音源システム。
【請求項5】
前記処理装置は、外部から与えられた電力制限値に従って前記第1のクロック発生部に対する周波数設定の値を制限することを特徴とする請求項2または3記載の音源システム。
【請求項6】
前記処理装置は、外部から与えられた電力制限値に従って前記第1及び第2のクロック発生部に対する周波数設定の値を制限することを特徴とする請求項3記載の音源システム。
【請求項7】
前記処理装置は、外部から与えられた電力制限値に従って前記波形合成用のパラメータの生成を制限することを特徴とする請求項1〜6の内のいずれか1項に記載の音源システム。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、携帯機器等に使用される音源システム、特にその低消費電力化に関するものである。
【背景技術】
【0002】
図2は、従来の音源システムの構成図である。
この音源システムは、例えばMIDI(Musical Instrument Digital Interface)データのような楽曲データを入力し、所望の楽器音等のPCM(Pulse Code Modulation)データを出力するもので、図示しないホストCPU(Central Processing Unit)から与えられるMIDIデータを記憶するMIDIメモリ10を有している。MIDIメモリ10は、内部バス20を介してCPU30に接続されている。内部バス20は、CPU30がアクセス対象のメモリや周辺回路を指定するためのアドレスADRを出力するアドレス線21、指定されたメモリや周辺回路との間でデータDATを転送するデータ線22、読み書き等の動作の制御信号CONを出力する制御線23、及び動作の基準となるシステムクロックSCKを供給するクロック線24で構成されている。
【0003】
内部バス20には、CPU30が実行する処理用のプログラムやデータが格納されたROM(Read Only Memory)40、処理中のデータを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)50、演奏時間管理用のタイマ60、及び音源アクセラレータ70が接続されている。
【0004】
音源アクセラレータ70は、内部バス20を介してCPU30から与えられる音源の割り当てや音程、音量等のパラメータに基づいて、波形合成処理を行って所望のPCMデータを生成して出力するものである。この音源アクセラレータ70は、内部バス20を介してCPU30から各種パラメータを受け取って記憶するパラメータメモリ71と、このパラメータメモリ71からパラメータを読み出してPCMデータを生成してPCMデータの出力信号LCH,RCHを出力する波形合成器72で構成されている。
【0005】
更に、この音源システムは、システムクロックSCKを生成するクロック発生部81を有している。クロック発生部81で生成されたシステムクロックSCKは、クロック線24を介して、内部バス20に接続されるCPU30等の動作の基準タイミング信号として使用されると共に、波形合成器72の波形合成用のクロック信号としても使用されるようになっている。
【0006】
次に動作を説明する。
外部のホストCPUから与えられたMIDIデータは、MIDIメモリ10に一旦格納された後、内部バス20を介してCPU30によって読み出される。CPU30は、ROM40に格納された処理用のプログラムに従って、読み出したMIDIデータを解析し、音源の割り当てや音程、音量パラメータの各種設定を行う。このときRAM50は解析処理のための作業用のメモリとして使用され、タイマ60は音源演奏の時間管理、即ち解析されたMIDIデータに対応する処理を実行するタイミングの制御に使用される。
【0007】
設定されたパラメータは、内部バス20を通して音源アクセラレータ70のパラメータメモリ71に転送され、このパラメータメモリ71に一時的に記憶される。パラメータメモリ71に記憶されたパラメータは、波形合成器72によって読み出されてPCMデータに変換され、出力信号LCH,RCHとして出力される。
【0008】
なお、MIDIデータは、単音ではなく、複数の楽器等によるポリフォニック(多音)構成になっており、波形合成器72では、時分割で多音の処理を行って個々の音を合成した後、それらの合成音を加算して加算結果を左右1組の出力信号LCH,RCHとして出力するようになっている。
【0009】
【特許文献1】特開平9−185370号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、前記音源システムでは、次のような課題があった。
即ち、この音源システムでは、1つの波形合成器72を使用して、複数の楽器等によるポリフォニック(例えば、64音)を時分割処理によって合成するように構成している。従って、同時に合成する音の数に比例して、波形合成器72に供給する波形合成用のクロック信号の周波数も高くする必要がある。一方、波形合成用のクロック信号には、CPU20等で使用されるシステムクロックSCKが共用されている。
【0011】
このため、合成する音の数が増加すると、波形合成処理に必要なシステムクロックSCKの周波数が高くなり、CPU30等が必要以上に高い周波数のクロック信号で動作することになり、消費電力が増大するという課題があった。また、少ないポリフォニックでの演奏時にも、必要以上のクロック周波数で動作することによる消費電力の増大という課題もあった。
本発明は、音源システムにおける消費電力の低減を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の音源システムは、外部から与えられる入力データを解析して波形合成用のパラメータを生成する処理装置と、前記パラメータに従って波形合成を行って符号変調した音声データを出力する音源アクセラレータと、前記処理装置からの周波数設定に基づいて該処理装置の動作の基準となる第1のクロック信号を出力する第1のクロック発生部と、前記音源アクセラレータにおける波形合成処理のための第2のクロック信号を出力する第2のクロック発生部とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【0013】
本発明では、処理装置での処理と、音源アクセラレータでの波形合成を別のクロック発生部で発生された別々のクロック信号で行うようにしている。これにより、処理装置と音源アクセラレータが、それぞれ必要最小限のクロック周波数で動作することができるので、不必要な高速クロック信号による無駄な消費電力を抑制することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
第1のクロック発生部のみならず、第2のクロック発生部も、処理装置からの周波数設定に基づいて波形合成処理のための第2のクロック信号の周波数を変更可能なように構成する。更に、処理装置は、外部から与えられた電力制限値に従って、第1及び第2のクロック発生部に対する周波数設定を行うと共に、波形合成用のパラメータの生成を制限するように構成する。
【実施例1】
【0015】
図1は、本発明の実施例1を示す音源システムの構成図であり、図2中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【0016】
この音源システムは、例えばMIDIデータのような楽曲データを入力し、所望の楽器音等のPCMデータを出力するもので、図示しないホストCPUから与えられるMIDIデータを記憶するMIDIメモリ10を有している。MIDIメモリ10は、内部バス20を介してCPU30に接続されている。内部バス20は、CPU30がアクセス対象のメモリや周辺回路を指定するためのアドレスADRを出力するアドレス線21、指定されたメモリや周辺回路との間でデータDATを転送するデータ線22、読み書き等の動作の制御信号CONを出力する制御線23、及び動作の基準となるシステムクロックSCKを供給するクロック線24で構成されている。
【0017】
内部バス20には、処理用のプログラムやデータが格納されたROM40、処理中のデータを一時的に記憶するRAM50、演奏時間管理用のタイマ60、及び音源アクセラレータ70が接続されている。
【0018】
音源アクセラレータ70は、内部バス20を介してCPU30から与えられる音源の割り当てや音程、音量等のパラメータに基づいて、波形合成処理を行って所望のPCMデータを生成して出力するものである。音源アクセラレータ70は、内部バス20を介してCPU30から各種パラメータを受け取って記憶するパラメータメモリ71と、このパラメータメモリ71からパラメータを読み出してPCMデータを生成してPCMデータの出力信号LCH,RCHを出力する波形合成器72で構成されている。
【0019】
更に、この音源システムは、システムクロックSCKを生成するクロック発生部84と、波形合成用クロックACKを生成するクロック発生部85を有している。
【0020】
クロック発生部84は、アドレスデコーダ82と周波数設定レジスタ83を介して内部バス20に接続され、この周波数設定レジスタ83の設定値に応じた周波数のクロック信号を発生して、システムクロックSCKとして出力するものである。なお、アドレスデコーダ82は、内部バス20を介して周波数設定レジスタ83に対する書き込み要求があったときに、この周波数設定レジスタ83に書き込み制御信号を与えることによって、内部バス20からの設定値を書き込むためのものである。
【0021】
これに対し、クロック発生部85は、予め設定された周波数の波形合成用クロックACKを生成するようになっている。
【0022】
次に動作を説明する。
この音源システムでは、CPU30は音源処理において、音源アクセラレータ70が担当する波形合成の主要処理部分以外の処理を担当する。音源処理は、入力されたMIDIデータの解析処理、演奏の時間管理、解析されたMIDIメッセージ毎の各種パラメータ設定処理、及び波形合成処理で構成されている。
【0023】
この内、音源アクセラレータ70が担当する波形合成処理は、1つの波形合成器72を用いて時分割処理でポリフォニックを処理するようにしている。個々の音に対する処理は、多少の分岐処理は存在するが、殆どの部分は設定パラメータの値が異なるだけで、同様の処理である。従って、1つの音の処理量は一定であり、全体の波形合成処理にかかる処理量は、演奏するポリフォニック数に比例する。
【0024】
一方、MIDIメッセージ毎の各種パラメータ設定処理は、その処理するメッセージの種類によって処理量がほぼ一様に決まる。例えば、ノートオン・メッセージであればAサイクル必要、ピッチベンド・メッセージであればBサイクル必要といった具合である。その他のメッセージ解析処理や時間管理は、分岐処理も多いのでその処理量は一概にいえないが、上記の2つの処理に比べてその処理量はかなり少ない。
【0025】
以上のことから、CPU30に必要な動作クロック周波数CPU−Fsampは、次式1のようになる。
CPU−Fsamp=CSynMIPS×Poly+MsgMIPS+ResMIPS・・式1
【0026】
ここで、CSynMIPSはシステム毎に決まるCPU波形合成処理の1音分の処理量、Polyは演奏中のポリフォニック数、MsgMIPSはシステム毎に決まる各種メッセージ毎の処理量、及びResMIPSはその他残りの付加処理の処理量である。
【0027】
従って、楽曲の演奏中に、演奏ポリフォニック数と入力されたMIDIメッセージの種類に応じて式1中のPoly,MsgMIPSを変更し、求められた動作クロック周波数CPU−Fsampを周波数設定レジスタ83に設定する。これにより、設定された周波数がシステムクロックSCKとして反映され、CPU30に対するシステムクロックSCKの周波数の最適化が行われる。
【0028】
ここで、MsgMIPSは、例えばテーブル形式の固定データとしてROM40に格納しておき、CPU30が自由に参照可能な形態を採っておけば良い。また、ResMIPSは、簡単には処理量を把握できないので、あり得る最大値を固定値として設定しておくが、式1の他の項に比べて小さな値であるので、問題にはならない。
【0029】
以上のように、この実施例1の音源システムは、CPU30から設定することができる周波数設定レジスタ83と、この周波数設定レジスタ83に設定された設定値に応じた周波数のクロック信号を発生してシステムクロックSCKとして出力するクロック発生部84を有している。これにより、演奏ポリフォニック数と入力されたMIDIメッセージの種類に応じて、システムクロックSCKの周波数を変更することができるので、CPU30及びその周辺の回路での消費電力を最適化することができるという利点がある。
【実施例2】
【0030】
図3は、本発明の実施例2を示す音源システムの構成図であり、図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【0031】
この音源システムは、図1中のクロック発生部84に代えて、予め設定された周波数のシステムクロックSCKを生成するクロック発生部81を設けると共に、クロック発生部85に代えて、周波数設定レジスタ83の設定値に応じた周波数のクロック信号を発生して波形合成用クロックACKを出力するクロック発生部86を設けている。
【0032】
更に、音源アクセラレータ70に代えて、音数設定レジスタ74が追加された音源アクセラレータ70Aを設けている。音数設定レジスタ74は、CPU30から内部バス20を介して演奏ポリフォニック数を設定することができる制御レジスタで、この音数設定レジスタ74の設定値が波形合成器72Aに与えられるようになっている。その他の構成は、図1と同様である。
【0033】
次に動作を説明する。
CPU30は、ノートオン、ノートオフ等のMIDIメッセージ処理において、音源の割り当て処理を行っており、現在演奏しているポリフォニック数の管理がなされている。CPU30は、ポリフォニック数に変化が生じると、そのポリフォニック数に応じた値を周波数設定レジスタ83に設定する。これにより、クロック発生部86は、周波数設定レジスタ83に設定された値に従って、波形合成用クロックACKの周波数を変更する。なお、CPU30では、波形合成用クロックACKが下記の式2に従った波形合成用クロック周波数ACC−Fsampとなるように、周波数設定レジスタ82の値を設定する。
ACC−Fsamp=ASynMIPS×Poly・・式2
【0034】
ここで、ASynMIPSはシステム毎に決まるアクセラレータ波形合成処理の1音分の処理量、及びPolyは演奏中のポリフォニック数である。
【0035】
音源アクセラレータ70Aでは、1音単位に波形合成処理を実行する処理用タイムスロットが用意されている。波形合成器72Aは、音数設定レジスタ74に設定された値のポリフォニック数分の処理用タイムスロットを実行し、1単位時間当たりの動作を完了する。このように、1音単位での実行体を持ち、演奏ポリフォニック数の情報に応じて、その実行体を走らせる回数が制御される。
【0036】
以上のように、この実施例2の音源システムは、CPU30から設定することができる周波数設定レジスタ83と、この周波数設定レジスタ83に設定された設定値に応じた周波数のクロック信号を発生して波形合成用クロックACKとして出力するクロック発生部86を有している。これにより、演奏ポリフォニック数に応じて、波形合成用クロックACKの周波数を変更することができるので、音源アクセラレータ70Aでの消費電力を最適化することができるという利点がある。
【実施例3】
【0037】
図4は、本発明の実施例3を示す音源システムの構成図であり、図3中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【0038】
この音源システムは、図3中のクロック発生部81に代えて、設定値に応じた周波数のクロック信号を発生して、システムクロックSCKとして出力するクロック発生部84を設けると共に、周波数設定レジスタ83に代えて、2つのクロック発生部84,86に対して個別に設定値を保持できる周波数設定レジスタ83Aを設けたものである。
【0039】
更に、この音源システムは、ホストCPUから消費電力の制限値を設定するための電力制御レジスタ11を有している。電力制御レジスタ11は、内部バス20に接続されてCPU30からその設定値を参照できるようになっている。その他の構成は、図3と同様である。
【0040】
この音源システムにおいて、楽曲演奏中に演奏ポリフォニック数と入力MIDIデータの種類によって、前記式1、式2に従って動作クロック周波数CPU−Fsampと波形合成用クロック周波数ACC−Fsampを算出し、周波数設定レジスタ83Aを通してクロック発生部84,86の周波数を変更して消費電力の最適化を行う動作は、実施例1及び実施例2と同様である。
【0041】
一方、消費電力の制限動作は、外部のホストCPUから電力制御レジスタ11に制限値を設定することにより行われる。
【0042】
まず、CPU30は、内部バス20を通して電力制御レジスタ11の設定値を読み取る。次に、読み取った設定値を、クロック周波数に換算した値に変換する。そして、式1の動作クロック周波数CPU−Fsampと、式2の波形合成用クロック周波数ACC−Fsampが、換算した周波数よりも低くなるように、これらの周波数CPU−Fsamp,ACC−Fsampを制限する。
【0043】
例えば、入力されたMIDIメッセージがノートオン・メッセージの場合には、メッセージ実行完了後には演奏ポリフォニック数が1増加するので、式1、式2において、Polyを1だけ増加した場合に算出される周波数CPU−Fsamp,ACC−Fsampが、換算したクロック周波数以下となっているか否かの判定を行う。条件を満たしていれば、メッセージを通常通りに実行し、満たしていない場合には、そのメッセージを実行せずに破棄する。このような判定処理を、ノートオン・メッセージに限らずすべてのメッセージに対して実行し、常に周波数CPU−Fsamp,ACC−Fsampが、換算したクロック周波数以下となるように、処理量の制限を行う。
【0044】
以上のように、この実施例3の音源システムは、CPU30から設定することができる周波数設定レジスタ83Aと、この周波数設定レジスタ83Aに設定された設定値に応じた周波数のクロック信号を発生してシステムクロックSCKと波形合成用クロックACKを出力するクロック発生部84,86を有している。これにより、実施例1、2と同様の利点を有する。
【0045】
更に、この実施例3の音源システムは、処理量を計算の目安としてメッセージを実行するか否かの判断を行うことにより、処理量を制限するように構成している。従って、システムクロックSCKや波形合成用クロックACKの周波数が制限され、音源システムとして、ホストCPUから与えられた値に消費電力を制限して音源演奏動作が行われる。これにより、携帯機器のバッテリの充電量が少なくなってきた場合等に消費電力の制限を行って、ある程度の音源演奏の音楽性を保ちつつバッテリの電力が切れるまでの時間を延長させることができるという利点がある。
【0046】
なお、本発明は、上記実施例3に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、メッセージの処理よりも演奏ポリフォニック数の方が遥かに処理量が大きいので、演奏ポリフォニック数の方だけを制限することもできる。また、音楽性を考慮した場合に重要となるメッセージに関しては必ず実行することとし、処理が足りない場合には演奏中の1音分を消音するということもできる。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本発明の実施例1を示す音源システムの構成図である。
【図2】従来の音源システムの構成図である。
【図3】本発明の実施例2を示す音源システムの構成図である。
【図4】本発明の実施例3を示す音源システムの構成図である。
【符号の説明】
【0048】
10 MIDIメモリ
11 電力制御レジスタ
30 CPU
40 ROM
50 RAM
70,70A 音源アクセラレータ
81,84,85,86 クロック発生部
83,83A 周波数設定レジスタ




 

 


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