通常，在电子乐器中包含的音源装置利用AD变换器等将对根据 矩形波、锯齿状波、正弦波生成的人工音、或自然音、乐器音等进行 了录音、编辑的声音变换为数字量，使用预先被设定了的波形表进行 波形合成，但在此时的播放系统上连接了具有良好的发音频带的扬声 器等。
另一方面，为了充分体现作为携带装置的特征的携带性，在携带 电话机等的携带装置中具备的扬声器等的放音部被设计成小型轻量 的。因而，其频率特性中的效率良好的频带受到限制，不适合于需要 宽频带的音乐的播放，此外，由于以其内部工作电压约为3V的低电 压来工作，故音压也低。
如以上所说明的那样，在携带电话机等的携带装置中，因为结构 方面的制约，只能使用效率良好的频带受限制的放音部，不能得到充 分的放音量，此外，音压的表现也受到限制。
本发明是为了解决上述的问题而进行的，其目的在于提供一种即 使在携带电话机等的携带装置中也能得到充分的放音量、且能得到在 音乐方面丰富的表现的播放音的音源装置。
发明的公开
本发明的音源装置的第1形态具备具有预先生成的波形数据的波 形表(TB)和以任意的读出间隔从上述波形表(TB)读出上述波形数 据的波形读出部(RB)，根据从外部提供的音乐演奏信息以规定的间 隔读出上述波形数据，作为播放音从放音部(90)输出，上述波形数 据是从矩形波除去了规定次数以上的倍音分量得到的模拟矩形波。
按照本发明的音源装置的第1形态，由于从矩形波除去了规定次 数以上的倍音分量得到的模拟矩形波的波的顶部呈具有多个高度不 同的凹凸连续的起伏形状，故例如在谐音的生成时，即使顶部的一部 分达到放大器的最大范围，也可防止整个顶部被切去，防止在播放音 中产生不协调感。此外，由于上述模拟矩形波的脉冲的上升沿和下降 沿具有倾斜，故可抑制因波形的时间轴方向的急速的摇晃、即所谓的 抖动(jitter)引起的折叠噪声的发生，可提高听感特性。此外，由 于除去了规定次数以上的倍音分量、即除去了高次的谐波分量，故可 防止高次的谐波分量对周边装置的影响，可使系统整体稳定地工作。
本发明的音源装置的第2形态中，上述被除去的倍音分量是具有 至少超过上述放音部的频率特性中的规定的频带的频率的倍音分 量。
按照本发明的音源装置的第2形态，由于除去了至少超过放音部 的频率特性中的规定的频带的频率的倍音分量，故如果将例如放音部 的放音效率的良好的区域定为规定的频带，则可除去高次的谐波分 量，而且可得到与放音部的放音特性一致的播放音。
本发明的音源装置的第3形态中，上述模拟矩形波具有对该模拟 矩形波进行了富里叶变换的情况下的上述放音部的频率特性中的规 定的频带中的频谱密度比脉冲占有率为50％的矩形波高的频谱密 度。
按照本发明的音源装置的第3形态，由于模拟矩形波的频谱密度 比脉冲占有率为50％的矩形波的频谱密度高，故使用该模拟矩形波得 到的播放音成为提高了能量密度且提高了放音效率的良好的播放 音。
本发明的音源装置的第4形态中，上述模拟矩形波的对该模拟矩 形波进行了富里叶变换的情况下的上述规定的频带内的频谱线中的 至少除了基准频谱线外的频谱线的频谱量成为将对孤立矩形波进行 了富里叶变换的情况下的连续频谱中对应的频率的频谱量乘以规定 的系数后的值。
按照本发明的音源装置的第4形态，由于模拟矩形波的频谱量变 大，故使用该模拟矩形波得到的播放音可成为不仅提高了能量密度并 提高了放音效率、而且放音量也高的更良好的播放音。
本发明的音源装置的第5形态具备具有预先生成的波形数据的波 形表(TB)和以任意的读出间隔从上述波形表(TB)读出上述波形数 据的波形读出部(RB)，根据从外部提供的音乐演奏信息以规定的间 隔读出上述波形数据，作为播放音从放音部(90)输出，上述波形数 据是波的顶部具有多个凹凸呈连续的起伏形状、波形的上升沿和下降 沿具有倾斜的模拟矩形波。
按照本发明的音源装置的第5形态，由于波的顶部具有多个凹凸 呈连续的起伏形状，故例如在谐音的生成时，即使顶部的一部分达到 放大器的最大范围，也可防止整个顶部被切去，防止在播放音中产生 不协调感。此外，由于上述模拟矩形波的脉冲的上升沿和下降沿具有 倾斜，故可抑制因波形的时间轴方向的急速的摇晃、即所谓的抖动 (jitter)引起的折叠噪声的发生，可提高听感特性。
本发明的音源装置的第6形态中，上述模拟矩形波的在1个周期 中包含的2个脉冲波的脉冲宽度不同。
按照本发明的音源装置的第6形态，由于在1个周期中包含的2 个脉冲波的脉冲宽度不同的模拟矩形波的频谱密度比脉冲占有率为 50％的矩形波的频谱密度高，故使用该模拟矩形波得到的播放音成为 提高了能量密度且提高了放音效率的良好的播放音。
本发明的音源装置的第7形态中，上述模拟矩形波的上述多个凹 凸的高度不同。
按照本发明的音源装置的第7形态，由于模拟矩形波的多个凹凸 的高度不同，例如在谐音的生成时，即使顶部的最突出的部分达到放 大器的最大范围而被切去，其它部分也不被切去，可防止在播放音中 产生不协调感。
本发明的音源装置的第8形态中，上述波形表具有多个且分别呈 相同形态的波形数据。
按照本发明的音源装置的第8形态，由于多个波形表的每一个具 有呈相同形态的波形数据，故例如通过在波形读出部中改变读出间隔 来读出并对其进行加法运算可容易生成谐音。
本发明的音源装置的第9形态中，上述波形表具有多个且形态各 自不同的波形数据。
按照本发明的音源装置的第9形态，由于在多个波形表的每一个 中具有例如即使频率不同、各自在放音部的频率特性中的规定的频带 中也有高的频谱密度或高的频谱量的模拟矩形波，通过与来自音乐演 奏信息的信息相对应来选择适当的频率的模拟矩形波，对于各种音乐 演奏信息可得到良好的播放音。此外，通过在多个波形表的每一个中 输入音色不同的模拟矩形波，也可播放音色不同的各种乐器音。
本发明的音源装置的第10形态中还具备控制分别改变频率读出 上述多个波形表的波形数据以进行重叠的工作和与上述音乐演奏信 息相一致地分别区别使用的工作的控制装置。
按照本发明的音源装置的第10形态，对于谐音的生成和各种音 乐演奏信息，可得到良好的播放音。
通过以下的详细的说明和附图，可进一步明白本发明的目的、特 征、形态和优点
附图的简单说明
图1是说明本发明的音源装置的结构的框图。
图2是说明孤立矩形波的图。
图3是说明孤立矩形波的富里叶变换的图。
图4是示出放音部的频率特性的图。
图5是示出在放音部中被播放的脉冲占有率为50％的矩形波的频 谱的图。
图6是示出脉冲占有率为50％的矩形波的图。
图7是示出合成包含偶数倍音的模拟矩形波的用的频谱的图。
图8是示出包含偶数倍音的模拟矩形波的图。
图9是示出在放音部中被播放的包含偶数倍音的模拟矩形波的 图。
图10是示出合成提高了频谱量的模拟矩形波的用的频谱的图。
图11是示出提高了频谱量的模拟矩形波的图。
图12是示出在放音部中被播放的提高了频谱量的模拟矩形波的 图。
图13是示出降低了模拟矩形波的频率的情况的频谱的图。
图14是示出合成考虑了放音部的频率特性的低的频率的模拟矩 形波用的频谱的图。
图15是示出考虑了放音部的频率特性的低的频率的模拟矩形波 的图。
用于实施发明的最佳形态
A．装置结构：
图1是示出本发明的实施形态的音源装置100的结构的框图。
如图1中所示，音源装置100具备多个波形生成部80，上述波形 生成部80由下述部分构成：波形表TB，由存储与放音部90的效率高 的频带相一致地预先被生成的波形表存储装置、例如随机存取存储器 或只读存储器(ROM)构成；波形读出块RB，以任意的间隔读出该波 形表TB的波形数据；以及乘法运算块JB，为了得到在刺耳音方面得 到改进的播放音，使已读出的波形数据的值时刻变化，存储生成衰减 的波形用的系数或音量调整用的系数，将这些系数乘到波形数据上。
此外，具备：加法运算块KB，对在波形生成部80中生成的数字 数据进行加法运算；D/A变换块DB，将在加法运算块KB中进行了加 法运算的加法运算数字数据变换为模拟量；以及功率放大块PB，对上 述模拟量进行放大，输出到放音部90。
再有，波形生成部80的波形读出块RB和乘法运算块JB成为根 据来自设置在音源装置100的外部的音乐演奏信息源SS的信息被控 制块CB所控制、进行波形数据的读出和加工的结构。
在这样的结构的音源装置100中，成为本发明的特征之点是，在 波形表TB中存储了与放音部90的频率特性中的效率高的频带相一致 地预先被生成的波形数据。以下，说明在波形表TB中被存储的波形 数据。
B．关于波形数据：
B-1．使用矩形波作为波形数据的情况的问题：
首先，使用图2～图5说明波形数据生成的一例。
一般来说，在携带电话机等的携带装置的发音部中，实用的频带 为400Hz～4kHz，但如果用正弦波发出例如约400Hz的音乐，则音压 变低，是不实用的。因此，在携带电话机等的所接收的曲调的发音中， 使用能展宽波形面积的、能得到大的播放功率的矩形波。
但是，在通常的矩形波中，存在以下的问题。首先，设想如图2 中所示的单一的孤立矩形波(孤立脉冲)IP。图2中所示的孤立矩形 波IP以时间0为中心具有脉冲宽度ΔT、脉冲高度H。
而且，对以时间0为中心作为遇函数存在的孤立矩形波IP进行 富里叶变换。在富里叶变换的定义中，如果对于在负无限大到正无限 大的的时间轴区域中取一定的值的函数在有限的时间范围ΔT中进行 积分，则其结果成为连续的频谱函数。因而，孤立矩形波IP成为用 下述的式(1)表示的连续的频谱函数。
f(x)=A·(sinBx/Bx)…(1)
在此，系数A是表示频谱的大小的系数，系数B是与孤立矩形波 IP的脉冲宽度ΔT成反比例的系数，sin表示正弦函数，x表示频率。
在图3中将式(1)图形化后示出。在图3中，横轴中用弧度标 记表示频率x，在纵轴中表示频谱函数f(x)的值。在图3中，表示孤 立矩形波的包络线在频率1π、2π、3π、4π处取零值。
一般使用的脉冲占有率为50％的连续矩形波只对式(1)的函数 f(x)中的奇数倍音进行取样。再有，在图3中，用箭头表示奇数倍音 的频谱线X1、X3、X5、X9。
其次，在图4中示出与音源装置100连接的放音部90的频率特 性F(w)。在图4中，在横轴中用弧度标记表示频率w，在纵轴中表 示增益。在放音部90的频率特性F(w)中，放音效率高的频带HR(以 后，单称为「频带HR」)是从0.5π至2.5π弧度的范围内，该区域称 为放音部90中的主要的播放频带。再有，在图4中的频带HR大致相 当于增益为0.6以上的频带，但由于根据特性曲线的形状的情况，如 果增益为0.5以上也能认为放音效率高，故也可将增益为0.5以上的 频带作为频带HR。
在具有这样的频带HR的放音部90中，如果播放具有图3中示出 的频谱的波形，则成为图5中示出的频谱。
在图5中，在频带HR内的频谱线只是X1和X3这2条，能量密 度低，放音效率差。即，成为不能很好地听到的播放音。
此外，在图1中示出的音源装置100的多个波形表TB中输入矩 形波作为波形数据，在各波形读出块RB中分别改变读出速度进行读 出，对其进行加法运算，由此进行频率不同的波形的重叠(即谐音的 生成)，此时，由于矩形波的顶部通常是平坦的，故与顶部被放大器 的最大范围切去的情况类似，成为具有不协调感的播放音。
B-2．模拟矩形波
为了解决后者的问题，有使输入到波形表TB中的波形数据不是 矩形波而是模拟矩形波的方法。以下，说明模拟矩形波的一例。
模拟矩形波的最单纯的结构可通过从矩形波中除去高次的谐波 分量来得到。在图6中生成脉冲占有率为50％的模拟矩形波。在图6 中，在横轴中表示时间(任意单位)，在纵轴中表示电压(任意单位)。
如图6中所示，除去了高次的谐波分量的模拟矩形波与通常的矩 形波不同，成为顶部不是平坦的、多个高度不同的凹凸连续的起伏形 状。此外，脉冲的上升沿，下降沿不是垂直的，具有若干倾斜。
图6的模拟矩形波是这样导出的：除去对孤立矩形波进行富里叶 变换得到的图3中示出的包络线上的奇数倍音的点中的高次奇数倍音 (即高次谐波)来进行正弦合成，再进行反富里叶变换。
即，在式(1)中示出的连续函数中，对特定的频率列Xn的值、 即用以下的式(2)得到的值进行正弦合成，进行反富里叶变换，由 此可得到模拟矩形波。
f(Xn)=A·(sinB Xn/B Xn)…(2)
例如，如果选择Xn=(X1、X3、X5、X7)，则可得到除去了奇数 倍音中的9次以上的奇数倍音的脉冲占有率为50％的模拟矩形波。
通过在波形表TB中输入这样的模拟矩形波，在谐音的生成时， 即使顶部的一部分达到放大器的最大范围，也可防止整个顶部被切 去，可防止在播放音中产生不协调感。
再有，由于顶部的凹凸的高度不同，故即使顶部的一部分达到放 大器的最大范围，也可减小被切去的面积。
此外，由于脉冲的上升沿、下降沿具有倾斜，故可抑制因波形的 时间轴方向的急速的摇晃、即所谓的抖动(jitter)引起的折叠噪声 的发生。即，虽然来自波形表TB的波形数据的读出以规定的时间间 隔来进行，但在脉冲的上升沿、下降沿是垂直的矩形波中，根据读出 间隔的情况，有时被读出的波形成为不连续的，发生不需要的频谱， 成为折叠噪声，但在模拟矩形波中，可抑制这种情况，可提高听感。
此外，由于除去了高次的谐波分量，可防止高次的谐波分量对周 边装置的影响，可使系统整体稳定地工作。
B-3．提高了频谱密度的模拟矩形波：
为了解决在脉冲占有率为50％的单纯的矩形波中能量密度低、放 音效率差的问题，有使用提高了频谱密度的模拟矩形波作为输入到波 形表TB中的波形数据的方法。以下，说明提高了频谱密度的模拟矩 形波。
在图5中，在频带HR内的频谱线只是X1和X3这2条这一点， 是由于在图3中示出的奇数倍音的频谱线中只有X1和X3存在于频带 HR内。如果提高频谱密度这样的观点成立，则可以说适当地变更式 (2)中的系数B以便在与频带HR一致的范围内成为包含偶数倍音的 波形这一点，适合于播放效率的提高。
因此，在图7中示出合成包含偶数倍音的模拟矩形波用的频谱。 在图7中，在与频带HR一致的范围内包含频谱线X1、X2、X3、X4， 与图3的情况相比，频谱线的数目倍增了。
其次，在图8中示出提高了根据图7中示出的频谱合成的频谱密 度的模拟矩形波。在图8中，在横轴中表示时间(任意单位)，在纵 轴中表示电压(任意单位)。再有，在图7中，由于只包含了到6次 为止的倍音分量，故图8的模拟矩形波成为除去了7次以上的倍音分 量的模拟矩形波。
如图8中所示，提高了频谱密度的模拟矩形波不象图6中示出的 模拟矩形波那样脉冲占有率为50％，此外顶部的起伏形状的凹凸的数 目减少了。此外，脉冲的上升沿、下降沿的倾斜变得平缓。
其次，在图9中示出在波形表TB中输入图8中示出的提高了频 谱密度的模拟矩形波、通过播放系统从放音部90放音时的频谱。
从图9可明白，频带HR内的频谱线为X1、X2、X3、X4这4条， 提高了频谱密度。因而，利用能量密度的提高，可得到放音效率提高 了的、良好的播放音。
B-4．提高了频谱量的模拟矩形波：
只通过提高频谱密度不能提高放音量，但通过提高频带HR内的 频谱线的频谱量可提高放音量。以下，说明提高了频谱量的模拟矩形 波。
在图10中示出合成提高了频谱量的模拟矩形波用的频谱。在图 10中，在与频带HR一致的范围内存在频谱线X1、X2、X3、X4这一 点与图7相同，但作为基准线的频谱线X1以外的频谱线X2、X3、X4 的频谱量增加了。其增加的程度，与包络线上的值(即，与对孤立矩 形波进行富里叶变换得到的连续频谱中的频谱线X2、X3、X4对应的 值)相比，频谱线X2、X3、X4分别增加了1.2、1.3、1.4倍。
其次，在图11中示出提高了根据图10中示出的频谱合成的频谱 量的模拟矩形波。在图11中，在横轴中表示时间(任意单位)，在 纵轴中表示电压(任意单位)。再有，在图10中，由于只包含了到6 次为止的倍音分量，故图11的模拟矩形波成为除去了7次以上的倍 音分量的模拟矩形波。
如图11中所示，提高了频谱量的模拟矩形波与图8中示出的模 拟矩形波相比，顶部的起伏形状的凹凸的高低差变大，此外，脉冲的 上升沿、下降沿的倾斜变得进一步平缓。
在图12中示出在波形表TB中输入图11中示出的提高了频谱量 的模拟矩形波、通过播放系统从放音部90放音时的频谱。
从图12可明白，频带HR内的频谱线中的X2、X3、X4中，频谱 量与图9中示出的情况相比变高。因而，可得到不仅提高了能量密度 并提高了放音效率、而且放音量也高的更良好的播放音。
C．模拟矩形波的使用例：
将以上已说明的模拟矩形波输入到与音源装置100的多个波形表 TB的每一个相同的表中，在各波形读出块RB中分别改变读出速度进 行读出，通过对其进行加法运算、即重叠频率不同的波形，由此也能 输出谐音，但即使在波形表TB的每一个中输入不同的模拟矩形波、 从音乐演奏信息源SS供给音域遍及多支的信息的情况下，也可防止 放音部90的偏离频带HR的情况。
在图13中示出降低了图1中示出的模拟矩形波的频率的情况的 频谱。在图13中，基准频谱线X1的频率为0.25π，以后，倍音的频 谱线X2、X3、X4、X6、X7、X8、X9成为以频率0.25π的间隔出现的 形状。在使用图10已说明的频谱特性中，基准频谱线X1的频率为 0.5π，以后，倍音的频谱线X2、X3、X4、X6成为以频率0.5π的间隔 出现的形状。因而，在放音部90的频带HR为0.5π弧度至2.5π弧度 的范围内的情况下，由于在图10中处于改区域内的是频谱线X2、X3、 X4，故对这些频谱量乘以规定的系数(对频谱线X2、X3、X4分别乘 以1.2倍、1.3倍、2倍)而使其增加，可提高放音量。
但是，在根据来自音乐演奏信息源SS的信息例如必须播放低域 (低频域)的声音的情况下，如果打算在波形读出块RB中通过减慢 图11中示出的模拟矩形波的读出速度来对应，则如图13中所示，成 为频谱被压缩、频谱线X2、X3、X4移动到频带HR的一侧、偏离频带 HR那样的频谱特性。
在图13中，在放音部90的频带HR内，由于在频谱线X2、X3、 X4以外存在频谱线X6、X7、X8、X9，故按原有状态，关于频谱线X6、 X7、X8、X9，其放音量小，难以听到。
因此，于图11中示出的模拟矩形波分开地准备频率低的模拟矩 形波，通过输入到其它的波形表TB中，在播放低域音时使用。
在图14中示出合成图11中示出的模拟矩形波的一半的频率的模 拟矩形波用的频谱特性。
在图14中，基准频谱线X1的频率为0.25π，以后，倍音的频谱 线X2、X3、X4、X6、X7、X8、X9成为以频率0.25π的间隔出现的形 状。而且，作为基准线的频谱线X1和作为2次的倍音分量的频谱线 X2以外的频谱线X3、X4、X6、X7、X8、X9的频谱量增加了。其增加 的程度与包络线上的值相比，频谱线X3、X4、X6、X7、X8、X9分别 为1.2倍、1.5倍、2倍、2.5倍、2倍、1.5倍。
再有，将各自的系数设定为在高音域或低音域中不过分大，以便 能得到自然的播放音。例如，如果放音部90的频率特性强调低音域， 则将高音域的频谱线的系数设定得大，将低音域的频谱线的系数设定 得小。
在图15中示出根据这样的频谱合成的模拟矩形波。在图15中， 在横轴中表示时间(任意单位)，在纵轴中表示电压(任意单位)。 再有，在图15中，由于只包含了到9次为止的倍音分量，故图15的 模拟矩形波成为除去了10次以上的倍音分量的模拟矩形波。
图15中示出的模拟矩形波与例如图11中示出的模拟矩形波相 比，频率为一半，顶部的起伏形状也变得复杂。
在以上的说明中，示出了准备与图11中示出的模拟矩形波相比、 频率为一半的模拟矩形波的例子，但当然也可准备频率比图11中示 出的模拟矩形波高的模拟矩形波或频率比图11中示出的模拟矩形波 更低的模拟矩形波，在多个波形表TB中分别输入这样的模拟矩形波。
这样，通过在各波形表TB中预先输入频率不同的多个模拟矩形 波，与来自音乐演奏信息源SS的信息相对应，选择与放音部90的频 带HR最一致的模拟矩形波，对于各种音乐演奏信息，可得到良好的 播放音。
再有，关于波形表TB的选择，在例如1个音乐演奏中，也可区 别使用高域、低域，但在高域多的音乐演奏中，可只使用高域用的波 形表TB，在低域多的音乐演奏中，可只使用低域用的波形表TB。
此外，通过在多个波形表TB的每一个中预先输入音色不同的模 拟矩形波，也可播放音色不同的各种乐器音。
D．变形例：
在图1中示出的音源装置100中，具备多个波形生成部80，但波 形生成部80也可只有1个。此时，如图11中所示，通过在波形表TB 中预先输入与放音部90的频带HR一致地提高了频谱密度且提高了放 音量的模拟矩形波，可得到提高了放音效率的、而且放音量也大的播 放音。
再有，即使波形表TB只有1个，通过改变读出速度读出多个不 同的频率的波形并使其重叠，也可生成谐音。
此外，在图1中示出的音源装置100中，示出了在波形生成部80 中配置作为存储装置的波形表TB，在该处输入与放音部90的频带HR 一致地预先准备的模拟矩形波的结构，但也可不准备作为存储装置的 波形表TB、而是准备与放音部90的频率特性一致地生成模拟矩形波 的例如正弦波合成电路等。
如上所述详细地说明了本发明，但上述的说明在所有的形态中是 例示性的，本发明不限定于此。应理解为，未例示的无数的变形例也 在本发明的范围内。