專利名稱：鑒別調制技術的鑒別器、信號解調器、樂器以及鑒別方法
技術領域：
本發明涉及調制信號鑒別技術，更確切地說，涉及用于鑒別調制輸入信號的調制
技術的信號鑒別器、配備了所述信號鑒別器的信號解調系統、被提供有所述信號解調系統 的自動演奏樂器、以及在信號解調器中所采用的方法。
背景技術：
MIDI (樂器數字接口 )協議對音樂演奏者和音樂創作者來說是流行的。當音樂演 奏者演奏配備有MIDI碼生成器的鍵盤樂器時，鍵的運動根據MIDI協議而被轉換為音樂數 據碼，且所述音樂數據碼被提供給電子音調生成器。該電子音調生成器具有波形存儲器，且 波形數據從波形存儲器中被讀出，用于產生音頻信號。該音頻信號被提供給音響系統，并 通過該音響系統從所述音頻信號生成電子音調。如果所述鍵盤樂器具有記錄系統，則所述 音樂數據碼被傳輸到該記錄系統，并作為MIDI音樂數據文件被存儲在合適的信息存儲介 質中。在這個例子中，音樂數據碼以它們的原始比特串的形式被存儲在MIDI音樂數據文件 中。換言之，所述音樂數據碼沒有受到任何信號調制。 另一個記錄和再生系統對本領域技術人員來說是公知的。現有技術的記錄和再生 系統包括記錄部件和再生部件，且記錄部件包括轉換模塊、調制模塊和記錄模塊，并且，這 些模塊如下運作。 當音樂演奏者在樂器上演奏樂曲時，在MIDI碼生成器中異步地產生音樂數據碼， 且所述音樂數據碼被提供給記錄部件。在異步產生的音樂數據碼之間產生時間間隔。轉 換模塊用一個或多個同步的半字節碼(nibble code)來補足所述時間間隔，并輸出一個半 字節流，即，音樂數據碼和同步的半字節碼的連續數據流。所述連續數據流被提供給調制模 塊。 用所述連續數據流來調制音頻頻帶的載波信號。在所述調制模塊中，連續數據流 被分為4比特碼，每比特碼都被稱為"一個碼元"，且利用每個碼元來調制所述載波信號。所 述載波頻率為6. 30kHz，且碼元傳輸速率為3. 15千波特(千碼元/秒)。所述調制信號被 提供給記錄模塊。 在記錄模塊中，所述調制信號受到脈沖編碼調制，以便將調制信號轉換為數字音 頻信號。該數字音頻信號被存儲在光盤(compact disk)的一個聲道中。外部音頻信號可 以被存儲在光盤的其它聲道中。當用戶希望回放時，數字音頻信號從光盤被讀出，并被轉換為音頻信號。該音頻信 號被解調為連續的數據流，且從所述連續的數據流中移除同步的半字節。這樣，從連續的數 據流中恢復音樂數據碼，并基于所述音樂數據碼，通過具有電子音調生成器的合適的樂器、 以及音響系統，重演原始的演奏。 然而，不同的制造商在調制模塊中采用不同的調制技術。 一個制造商在調制模塊 中采用16DPSK(差分相移鍵控)，而另一個制造商在調制模塊中采用二進制FSK(頻移鍵 控)。還有另一個制造商基于與上述制造商采用的二進制FSK不同的另一種二進制FSK來
6設計調制模塊。 在這種情況下，再生部件的解調模塊需要信號鑒別器。對應于日本專利申請第 號的日本專利申請公開第2002-94593號公開了一種信號鑒別器。美國專利申 請第09/900， 067號受益于公約優先權，在上述日本專利申請的基礎上被提交，并被授權成 為US 6970517B2。 現有技術的信號鑒別器的原理是基于這樣的事實從數字音頻信號轉換得 到的模擬音頻信號取決于在調制模塊中采用的調制技術而具有不同的邊緣到邊緣 (edge-to-edge)間隔值。例如， 一種現有技術的采用了 16DPSK的記錄和再生系統產生模擬 音頻信號，其邊緣到邊緣間隔為317.5Xniis(n為正數)。另一種現有技術的配備了二進制 FSK的記錄和再生系統產生模擬音頻信號，其邊緣到邊緣間隔從145 ii s、290 y s、581 y s和 3855 s的組中選擇還有一種配備了所述的另一種二進制FSK的記錄和再生系統產生模擬 音頻信號，其邊緣到邊緣間隔為259 s或129. 5 s。由此，雖然轉換模塊和記錄模塊對現 有技術的記錄和再生系統來說是共通的，但是取決于在調制模塊中采用的調制技術，模擬 音頻信號的邊緣到邊緣間隔是彼此不同的。 在所述日本專利申請公開中公開的一種現有技術的信號鑒別器檢查所述模擬音 頻信號，以確定該模擬音頻信號的邊緣到邊緣間隔，并基于所述邊緣到邊緣間隔值而推定 所采用的調制技術。所述現有技術的信號鑒別器向解調器通知其推定出的調制技術，以從 候選中選擇適當的解調技術。現有技術的信號鑒別器基于所述模擬音頻信號的過零點來確 定邊緣到邊緣間隔。 現有技術的記錄和再生系統在信號鑒別器的可靠性方面遇到了問題。
另一個問題是現有技術的信號鑒別器有時不能鑒別邊緣到邊緣間隔。

發明內容
因此，本發明的一個重要目標是提供一種針對于所采用的調制技術的高度可靠的 鑒別器。 本發明的又一個重要目標是提供一種配備了所述鑒別器的信號解調器。 本發明的再一個重要目標是提供一種并入了所述解調器的自動演奏樂器。 本發明還有一個重要目標是提供一種在所述鑒別器中采用的鑒別方法。 本發明人考慮了所述問題，并注意到由于噪聲，過零點的間隔并不確切地表示所
述模擬音頻信號的邊緣到邊緣間隔。 本發明人還注意到失敗發生在音調具有6. 3kHz音高的情況下。本發明人發現， 現有技術的信號鑒別器混淆了模擬音頻信號和音調本身。本發明人推斷所述問題是現有技 術的信號鑒別技術所固有的，并研究了新的鑒別原理的調制技術。 為完成所述目標，本發明建議基于從調制信號的一個部分中的未調制的段到下一 個部分中的未調制的段的時間周期，而做出判定。 根據本發明的一個方面，提供了一種調制技術的鑒別器，通過該調制技術，將載波 信號調制成調制信號；所述調制信號能夠被分為多個部分，每個部分在時間周期上等于調 制周期；所述多個部分中的每個具有通過所述調制技術而被調制的已調制的段，其后是未 調制的段；所述鑒別器包括信息處理器，其具有用于鑒別所述調制技術的信息處理能力；以及采樣器，其從所述調制信號的波形提取離散值，以產生表示所述離散值的一系列樣值， 并向所述信息處理器提供所述一系列樣值；在所述信息處理器上運行計算機程序，以實現 檢測器，其被提供來自所述采樣器的所述一系列樣值，并指定表示所述的多個部分中的未
調制的段的樣值組；測量器，其被提供有來自所述檢測器的所述樣值組，并確定在所述多個 部分中的一個的樣值組、與緊接在所述多個部分中的所述一個之后的所述多個部分中的另 一個的樣值組之間的時間周期；以及確定器，其在所述時間周期與所述調制周期相等時，確 定所述調制技術與預定調制技術相同。 根據本發明的另一個方面，提供了一種用于從調制信號再生信號的信號解調器， 通過所述調制技術，利用所述信號將載波信號調制成所述調制信號，該信號解調器包括鑒 別器，其被提供有所述調制信號，所述調制信號能夠被分為多個部分，每個部分在時間周期 上等于調制周期，所述多個部分中的每個具有通過所述調制技術而被調制的已調制的段， 其后是未調制的段，并且，所述鑒別器包括信息處理器，其具有用于鑒別所述調制技術的 信息處理能力；以及采樣器，其從所述調制信號的波形提取離散值，以產生表示所述離散值 的一系列樣值，并向所述信息處理器提供所述一系列樣值；在所述信息處理器上運行計算 機程序，以實現檢測器，其被提供有來自所述采樣器的所述一系列樣值，并指定表示所述 的多個部分中的未調制的段的樣值組；測量器，其被提供有來自所述檢測器的所述樣值組， 并確定在所述多個部分中的一個的樣值組、與緊接在所述多個部分中的所述一個之后的所 述多個部分中的另一個的樣值組之間的時間周期；以及確定器，其在所述時間周期與所述 調制周期相等時，確定所述調制技術與所述預定調制技術相同，并且，該信號解調器還包括 信號解調模塊，其連接到所述鑒別器，并被提供有所述調制信號，以便在所述鑒別器確定所 述調制技術與預定調制技術相同時，通過與所述預定調制技術相對應的解調技術，將所述 調制信號解調為所述信號。 根據本發明的再一個方面，提供了一種用于產生音調的樂器，其包括信號解調
器，用于再生表示從調制信號產生的音調的音樂信號，通過調制技術，利用所述音樂信號將
載波信號調制成所述調制信號，并且，該信號解調器包括鑒別器，其被提供有所述調制信
號，所述調制信號能夠被分為多個部分，每個部分在時間周期上等于調制周期，所述多個部
分中的每個具有通過所述調制技術而被調制的已調制的段，其后是未調制的段，并且，所述
鑒別器具有信息處理器，其具有用于鑒別所述調制技術的信息處理能力；以及采樣器，其
從所述調制信號的波形提取離散值，以產生表示所述離散值的一系列樣值，并向所述信息
處理器提供所述一系列樣值；在所述信息處理器上運行計算機程序，以實現檢測器，其被
提供有來自所述采樣器的所述一系列樣值，并指定表示所述的多個部分中的未調制的段的
樣值組；測量器，其被提供有來自所述檢測器的所述樣值組，并確定在所述多個部分中的一
個的樣值組、與緊接在所述多個部分中的所述一個之后的所述多個部分中的另一個的樣值
組之間的時間周期；以及確定器，其在所述時間周期與所述調制周期相等時，確定所述調制
技術與所述預定調制技術相同，該信號解調器還包括信號解調模塊，其連接到所述鑒別器，
并被提供有所述調制信號，以便在所述鑒別器確定所述調制技術與預定調制技術相同時，
通過與所述預定調制技術相對應的解調技術，將所述調制信號解調為所述音樂信號，并且，
該樂器還包括音調產生器，其連接到所述信號解調器，并被提供有所述音樂信號，以基于所
述音樂信號產生所述音調。
8
根據本發明的再一個方面，提供了一種鑒別調制技術的方法，通過該調制技術，將 信號調制成調制信號，所述調制信號能夠被分為多個部分，每個部分在時間周期上等于調 制周期，所述多個部分中的每個具有通過所述調制技術而被調制的已調制的段，其后是未 調制的段，所述方法包括以下步驟a)從所述調制信號的波形提取離散值，以產生表示所 述離散值的一系列樣值；b)指定表示所述多個部分中的未調制的段的樣值組；c)確定在所 述多個部分中的一個的樣值組、與緊接在所述多個部分中的所述一個之后的所述多個部分 中的另一個的樣值組之間的時間周期；以及d)在所述時間周期與所述調制周期相等時，確 定所述調制技術與預定調制技術相同。


所述鑒別器、解調器、自動演奏樂器以及方法的特征和優勢從下面的與附圖相結 合的描述中可以被更清楚地理解，其中 圖1是顯示本發明的自動演奏鋼琴的外觀的透視圖； 圖2是顯示在自動演奏鋼琴中并入的機械音調生成系統的結構的部分截面側視 圖； 圖3是顯示在自動演奏鋼琴中并入的控制單元的系統配置的框圖； 圖4是顯示本發明的鑒別器的功能塊的框圖； 圖5A是顯示通過16DPSK調制的準音頻信號的波形的圖； 圖5B是顯示數字積分信號值的圖； 圖5C是顯示檢測信號的圖； 圖6是顯示音樂數據碼再生器的子例程程序的一部分的流程圖； 圖7是顯示音樂數據碼再生器的子例程程序的另一部分的流程圖； 圖8是顯示原音鋼琴的結構、在本發明的另一個自動演奏鋼琴中并入的記錄系統
的功能塊、以及回放系統的功能塊的視圖； 圖9是顯示圖8所示的自動演奏鋼琴中并入的鑒別器的功能的框圖；
圖10是顯示對所述鑒別器的修改的功能的框圖；
圖11是顯示本發明的再一個自動演奏鋼琴的視圖； 圖12是顯示在圖ll所示的自動演奏鋼琴中執行的子例程程序的一部分的流程 圖；以及 圖13是顯示在圖11所示的自動演奏鋼琴中并入的計數器中保持的值的圖。
具體實施例方式
實施本發明的樂器主要包括信號解調器和音調生成器。調制信號被提供給信號解 調器，且通過對應于鑒別出的調制技術的合適的解調技術，信號解調器將所述調制信號解 調為音樂信號。從所述信號解調器將所述音樂信號提供給音調生成器，且所述音調生成器 基于解調的音樂信號產生音調。 所述信號解調器通過解調技術，從調制信號再生音樂信號。為了確定所述解調技 術，必須確定產生調制信號的對應的調制技術。為此原因，所述信號解調器包括鑒別器和信 號解調模塊。所述鑒別器確定對應的調制技術，并向信號解調模塊通知所述對應的調制技術。為此原因，所述信號解調模塊從多個候選中選擇合適的解調技術，并將所述調制信號解 調為音樂信號。 對某種調制技術的鑒別的原理是基于以下事實。通過某種調制技術產生的調制信 號能夠被分為多個部分，且所述多個部分中的每個在等于調制周期的時間周期上連續。所 述調制周期被定義為用輸入信號(即，所述音頻信號)的每個部分調制載波信號的時間周 期。當通過某種調制技術、用輸入信號調制載波信號時，輸入信號的每個部分影響每個部 分的早期(early stage)，且載波信號的波形跟隨(follow)每個部分的已調制的段。在一 個部分中的已調制的段與下一個部分中的對應的已調制的段之間的時間周期等于調制周 期。因此，通過一個部分中的已調制的段與下一個部分中的對應的已調制的段之間的時間 周期，可鑒別出某種調制技術。在所述鑒別器中，所述某種調制技術被鑒別，以判斷調制信 號的波形是否顯示出上述的特別的特征。 所述鑒別器包括具有信息處理能力的信息處理器、以及采樣器，該采樣器從所述 調制信號的波形提取離散值，以產生表示所述離散值的一系列樣值。將所述一系列樣值從 采樣器提供給所述信息處理器。 在所述信息處理器上運行計算機程序，以實現檢測器、測量器和確定器。在下文將 詳細描述所述檢測器、測量器和確定器。 所述檢測器被提供有來自采樣器的所述一系列樣值，并指定表示所述的多個部分 中的未調制的段的樣值組。所述檢測器可以通過樣值組的積分來指定每個樣值組，這是因 為，就樣值組表示未調制的段而言，樣值組具有預定積分值。為了從所述積分中消除噪聲成 分的影響，當所述積分值落入預定值的一個鄰域內時，樣值組被認為具有所述預定積分值。
所述測量器被提供有來自所述檢測器的所述樣值組，并測量在所述多個部分中的 一個的樣值組、與緊接在所述多個部分中的所述一個之后的所述多個部分中的另一個的樣 值組之間的時間周期。所述測量器向確定器通知測量出的時間周期的值。
所述確定器比較時間周期與調制周期，以判斷所述時間周期是否等于所述調制周 期。當所述時間周期與所述調制周期相等時，確定器確定所述調制技術與某種調制技術 (即，在給出肯定答案的條件下的預定調制技術)相同。確定器向信號調制模塊通知所述 預定調制。為此原因，通過對應于鑒別出的調制技術的解調技術，調制信號被解調為音樂信 號。 將所述音樂信號從信號解調模塊提供給音調生成器，以基于所述音樂信號產生音 調。 本發明的鑒別高度可靠，這是因為，所述積分值和預定值之間非常一致，而不是 峰_峰值與預定值之間一致。 所述鑒別器采用的方法被表示為以下一系列步驟a)從所述調制信號的波形提 取離散值，以產生表示所述離散值的一系列樣值；b)指定表示所述多個部分中的未調制的 段的樣值組；c)確定在所述多個部分中的一個的樣值組、與緊接在所述多個部分中的所述 一個之后的所述多個部分中的另一個的樣值組之間的時間周期；以及d)在所述時間周期 與所述調制周期相等時，確定所述調制技術與預定調制技術相同。 在以下描述中，術語"前(front)"表示比用術語"后(rear)"所修正的另一個位 置更接近于坐在凳子上彈奏的人類演奏者的位置，并且，"前后"方向沿著在"前面的位置"和對應的后面的位置之間畫出的直線延伸。"橫向"以直角穿越所述前后方向，并且，"上下" 方向垂直于由所述前后方向和橫向所定義的平面。"右"和"左"是從人類演奏者的視點確 定的。術語"標準表演"指的是由人類演奏者進行的表演，而術語"自動表演"是在沒有人 類演奏者的任何彈奏下由自動演奏器進行的表演。
第一實施例 首先參考附圖中的圖1，實施本發明的自動演奏鋼琴1主要包括原音鋼琴10、回放 系統20和記錄系統30。所述原音鋼琴10可用于標準表演。所述記錄系統30與所述原音 鋼琴10相關聯被提供，且標準表演通過記錄系統30被記錄。所述回放系統20與記錄系統 30和原音鋼琴10相連接，并基于在所述記錄系統30中存儲的音樂數據段，通過原音鋼琴 10、或者與原音鋼琴IO無關地，再生所述表演。可以從自動演奏鋼琴10的外部提供所述音 樂數據段。換言之，通過記錄系統30記錄的標準表演并不總是通過回放系統20再生。
原音鋼琴10具有包括黑鍵lb和白鍵lc的鍵盤la、琴柜ld和機械音調生成器le。 鍵盤la安裝在琴柜ld的前部，且暴露于人類演奏者。所述機械音調生成器le被容納在琴 柜ld內，且鍵盤la被連接到機械音調生成器le。當人類演奏者選擇性地按壓和釋放所述 黑鍵lb和白鍵lc時，被按壓的鍵lb和lc激活所述機械音調生成器le以產生聲音音調， 而被釋放的鍵lb和lc不激活機械音調生成器le以使所述聲音音調衰減。由此，對于標準 表演，原音鋼琴10響應于人類演奏者在鍵盤la上的彈奏。 所述記錄系統30被安裝在原音鋼琴10內部，且其以準音頻數據碼Sg(t)連同音 頻數據碼的形式，存儲表示所述標準表演的音樂數據段，所述音頻數據碼表示在諸如光盤 等合適的信息存儲介質中的外部聲音。在這個示例中，根據在紅皮書中所寫的協議，準備所 述音頻數據碼和準音頻數據碼Sg(t)。當人類演奏者在原音鋼琴10上彈奏曲調時，異步地 產生表示所述標準表演的音樂數據碼，且所述音樂數據碼和同步的半字節(即，連續的數 據流)被調制為準音頻信號Sg' (t)。所述準音頻信號Sg' (t)(即，調制信號)被轉換為準 音頻數據碼Sg(t)，且所述準音頻數據碼Sg(t)被存儲在光盤的兩個聲道(channel)中的一 個中。 所述回放系統20被安裝在原音鋼琴10的內部，且被分解為音樂數據碼再生器 20a、自動演奏器20b、數字到模擬轉換器20c和電子音調生成系統23。通過數字到模擬轉 換器20c將所述準音頻數據碼Sg(t)轉換為準音頻信號Sg' (t)，并檢查所述準音頻信號 Sg' (t)，以確定對應于記錄系統30中采用的調制技術的合適的解調技術。通過所述合適的 解調技術，將所述準音頻信號Sg' (t)解調為連續的數據流，并從所述連續的數據流恢復音 樂數據碼。由此，通過所述音樂數據碼再生器20a，從準音頻數據碼Sg(t)恢復所述音樂數 據碼。所述音樂數據碼被提供給自動演奏器20b或電子音調生成系統23。所述自動演奏 器20b基于所述音樂數據碼重演所述表演。由此，通過所述自動演奏器20b實現了所述自 動表演。在用戶選擇電子音調生成系統23的情況下，通過所述電子音調生成系統23，基于 所述音樂數據碼生成電子音調。
原音鋼琴的結構 轉向圖2，所述機械音調生成器le包括琴槌2、動作單元(action unit)3、弦4、制 音器6和踏瓣機構8。所述琴槌2分別與鍵盤le上的鍵lb和lc相關聯，且動作單元3被 提供在鍵lb和lc與琴槌2之間。所述弦4分別與琴槌2相關聯，且制音器6分別被提供在鍵lb和lc與弦4之間。 如上文所述，在這個示例中，鍵盤la中并入了黑鍵lb和白鍵lc，且鍵lb和lc的 總數是88個。所述鍵lb和lc由鍵號Kn指定，且所述鍵號Kn從1變到88。所述88個鍵 lb和lc被橫向排列，其與繪出圖2的紙張的法線方向相平行。 所述黑鍵lb和白鍵lc具有各自的平衡釘(balance pin)P和各自的絞盤螺釘 (c即stan screw)C。所述平衡釘P從支點板(balance rail)B向上伸出，所述支點板B在 琴柜Id的鍵座If上橫向延伸，通過鍵lb和lc的中間部分，并向相關聯的鍵lb和lc提供 支點。當鍵lb和lc的前部被按壓時，鍵lb和lc的所述前部繞著支點板B轉動，并下陷。 另一方面，鍵lb和lc的后部被抬升。當人類演奏者或自動演奏器20b從鍵lb和lc移除 力時，鍵lb和lc的所述前部被移動，使得以最長的距離與鍵座If隔開，且所述鍵lb和lc 達到停止位置。另一方面，當人類演奏者或自動演奏器20a向鍵lb和lc上施力時，所述鍵 lb和lc的前部沿相反方向被移動，且鍵lb和lc達到末端位置。術語"按壓的鍵"表示向 末端位置移動的所述鍵lb或lc，而術語"釋放的鍵"表示向停止位置移動的所述鍵lb或 lc。 所述琴槌2沿橫向布置，且弦槌總檔(hammer flange rail) 2a支持琴槌可轉動， 其中弦槌總檔2a由動作托架(action bracket) 2b支撐。所述動作托架2b位于鍵座If上， 且保持琴槌2位于相關聯的黑鍵lb的后部和相關聯的白鍵lc的后部之上。
動作單元3被分別提供在鍵lb和lc與琴槌2之間，且聯動器檔(whippenrail) 3a 可轉動地支撐動作單元3。所述聯動器檔3a在黑鍵lb的后部和白鍵lc的后部之上橫向延 伸，且由動作托架2b支持。動作單元3保持與相關鍵的lb和lc的絞盤螺釘C接觸，以便 所按壓的鍵lb和lc引起相關連的動作單元3繞著聯動器檔3a轉動。當所述動作單元3 繞著聯動器檔3a轉動時，所述轉動的動作單元3迫使相關聯的琴槌2轉動，直到動作單元 3和琴槌2之間脫離為止。所述琴槌2在脫離時朝向相關聯的弦4開始自由轉動。動作單 元3的詳細工作情況與標準大鋼琴相同，因此，為了簡明起見，本文不再包括對其的進一步 描述。 所述弦4在相關聯的琴槌2之上被拉伸，且被設計用于產生音高相互不同的聲音 音調。在自由轉動結束時，使所述琴槌2與相關聯的弦4碰撞，并通過碰撞引起相關聯的弦 4的振動。 聲音音調的響度與剛好在碰撞前的最終琴槌速度成比例，且所述最終琴槌速度與 基準點上的鍵速度成比例，該基準點是鍵lb和lc的軌跡上的特定鍵位置。所述基準點上 的鍵速度在下文中被稱為"基準鍵速度"。在標準表演中，人類演奏者將在鍵lb和lc上施 加的指力調節到適當值，以便傳遞所述基準鍵速度給鍵lb和lc。類似地，在自動表演中，自 動演奏器20b將在鍵lb和lc上施加的電磁力調節到適當值。 所述制音器6被連接到相關聯的鍵lb和lc的最后部，且與相關聯的弦4隔開及 接觸。當相關聯的鍵lb和lc停留在停止位置時，鍵lb和lc的最后部不在向上的方向上 給制音器6施力，以便制音器6保持與相關聯的弦4的接觸。則所述制音器6不允許弦4 振動。當人類演奏者或自動演奏器20b按壓鍵lb和lc時，所述鍵lb和lc的最后部在去 往所述末端位置的途中，開始給相關聯的制音器6施力，由此，使得制音器6與相關聯的弦 4隔開。當所述制音器6與相關聯的弦4隔開時，所述弦4準備振動。在制音器6已與弦
124隔開之后，所述琴槌2與弦4碰撞。通過弦4的所述振動產生聲音音調。當人類演奏者 或自動演奏器20b釋放所按壓的鍵lb和lc時，釋放的鍵lb和lc開始向停止位置(rest position)移動，且由于制音器6的自重，制音器6沿向下的方向移動。在到停止位置的途 中，所述制音器6與弦4碰撞，并使得弦4的振動、以及相應的聲音音調衰減。
踏瓣機構8選擇性地連接到所述制音器6和鍵盤la，且人類演奏者踏在踏瓣機構 8的踏瓣8a上，以對聲音音調傳遞人為的表達。所述踏瓣8a被稱為"制音器踏瓣"、"柔音 踏瓣(soft pedal)"和"延音踏瓣"。所述制音器踏瓣或延音踏瓣使所有制音器6或制音器 6中所選的一個或多個與相關聯的弦4隔開，使得一個或多個聲音音調被延長。另一方面， 柔音踏瓣使得琴槌2橫向略微移動，使得琴槌2與相關弦4的減少數量的絲線(wire)相碰 撞。結果，聲音音調的響度減小了。
自動演奏鋼琴的電子系統 轉回圖1，自動演奏鋼琴1中并入了電子系統，且通過執行被載入到所述電子系統 的計算機程序，來實現所述回放系統20和記錄系統30。 所述電子系統包括控制單元100、電磁控制(solenoid-operated)的鍵致動器5陣 列、鍵傳感器31陣列、琴槌傳感器32陣列、如圖3所示的電子音調生成系統23、以及顯示 板131。雖然在圖中未顯示，但還與踏瓣相關聯地提供了電磁控制的踏瓣致動器和踏瓣傳感 器。但是，為了簡明起見，將踏瓣的電磁控制的踏瓣致動器和踏瓣傳感器從圖中刪除。
所述控制單元100被連接到電磁控制的鍵致動器5、鍵傳感器31、琴槌傳感器32、 電子音調生成系統23和顯示板131 。當運行計算機程序以與用戶通信時，所述控制單元100 提供視頻信號Sv給所述顯示板131，以在顯示板131上產生可視圖像，用于與用戶通信。
當用戶記錄他或她在鋼琴10上的表演時，所述控制單元100取出通過鍵位置信號 Sk和琴槌位置信號Sh而從鍵傳感器31和琴槌傳感器32提供的鍵位置數據段和琴槌位置 數據段。所述鍵位置數據段和琴槌位置數據段被分析，且通過所述分析，基于鍵位置數據段 和琴槌位置數據段產生音樂數據段。所述音樂數據段表達要生成的音調和要衰減的音調， 并以音樂數據碼的形式被存儲。在這個示例中，根據所述MIDI協議來準備所述音樂數據 碼。 當用戶希望回放時，他或她指示所述控制單元100再生曲調，所述控制單元100從 光盤CD或其它類型的信息存儲介質中讀出音頻數據碼和準音頻數據碼Sg(t)，并通過解調 和刪除同步的半字節，從所述準音頻信號碼Sg(t)恢復音樂數據碼。在所述音樂數據碼的 基礎上產生驅動信號Dr，且其被提供給電磁控制的鍵致動器5，以選擇性地驅動鍵lb和lc。 否則，所述音樂數據碼被提供給電子音調生成系統23。所述音頻數據碼被提供給電子音調 生成系統23，并通過所述電子音調生成系統23生成電子音調。 轉向附圖的圖3，所述控制單元100包括信息處理器11、存儲系統12、操作板13、 信號接口 14、顯示驅動器15、調制器16a、解調器16b、數字到模擬轉換器20c、總線系統17 以及盤驅動器40。所述信息處理器11、存儲系統12、操作板13、信號接口 14、顯示驅動器 15、調制器16a、解調器16b和數字到模擬轉換器20c被連接到所述總線系統17，以便所述 信息處理器11可通過總線系統17而與存儲系統12、操作板13、信號接口 14、顯示驅動器 15、調制器16a、解調器16b和數字到模擬轉換器20c通信。雖然所述控制單元100中并入 了計數器和其他外圍電路，但為了簡明起見，它們在圖3中未被顯示。 一些計數器被用于定時器中斷，且通過另一計數器測量鍵事件之間的時間間隔。其它計數器用作索引計數器，如 在與音樂數據碼再生器20a結合描述的那樣。 所述信息處理器11具有信息處理能力，并完成由計算機程序表達的任務。所述存 儲系統12具有不同類型的存儲設備，其用作程序存儲器和工作存儲器。所述計算機程序被 存儲在程序存儲器中。所述信息處理器11從所述程序存儲器中順序地讀出指令碼，并執行 讀出的指令，以完成給定的任務。所述工作存儲器向信息處理器11提供暫時的數據存儲， 以使執行的結果被保持在工作存儲器中。所述工作存儲器具有存儲一組音樂數據碼的存儲 位置，而另一存儲位置被分配給鍵位置數據段和琴槌位置數據段。還有一個存儲位置被分 配給所述音頻數據碼和準音頻數據碼Sg(t)。所述存儲系統12具有有著大數據保持能力的 存儲設備，例如硬盤，且在所述存儲設備中創建音樂文件。 所述操作板13具有多個鍵、按鈕和操作桿，用戶通過所述鍵、按鈕和操作桿發出 他或她的指令。鼠標也被連接到顯示板131的操作板13。 所述鍵傳感器31和琴槌傳感器32被連接到所述信號接口 14的預定信號端口 ，且 另一個信號端口被分配給盤驅動器40。所述音頻數據碼和準音頻數據碼Sg(t)到達所述 信號端口 。再一個信號端口通過信號線或無線電信道被分配給外部設備，如DVD (數字多用 盤)驅動器、半導體存儲設備和調制解調器。所述調制解調器可以連接到通信網絡(未顯 示)，如因特網。所述音頻數據碼和準音頻數據碼Sg(t)可以通過所述通信網絡到達信號 接口 14。雖然另一個信號端口被分配給驅動信號Dr，但所述驅動信號Dr和信號端口在圖 3中沒有圖解，這是因為，框20b代表自動演奏器20b的架構。 在所述信號接口 14中還提供了模擬到數字轉換器(未顯示)，且鍵位置信號Sk和 琴槌位置信號Sh通過所述模擬到數字轉換器被轉換為數字鍵位置信號和數字琴槌位置信 號。所述信號接口 14中還并入了脈沖寬度調制器，且所述驅動信號Dr通過信號端口從脈 沖寬度調制器被提供給電磁控制的鍵致動器5。所述電磁控制的鍵致動器5配備了內置的 柱塞傳感器(plunger sensor)，且反饋信號Fb從所述內置的柱塞傳感器被提供給信號接 口 14。然而，所述反饋信號Fb未在圖3中顯示，這是因為，柱塞速度信號Fb在標識為20b 的框中傳播。 所述顯示驅動器15被連接到顯示板131，且從所述顯示驅動器15將視頻信號Sv 提供給顯示板131。所述視頻信號Sv代表任務列表、菜單、提示消息和狀態消息的可視圖 像。在這個示例中，所述顯示板131中并入了觸摸板，以便用戶可以通過用他們的手指按壓 顯示板上的圖像，而通過觸摸板發出他們的指令。所述視頻信號Sv可以表示樂譜或運動畫 面的圖像。 調制模塊16a中采用16DPSK，且所述調制模塊16a的電路結構與日本專利申請公 開第2002-94593號中公開的相同。因此，為了簡明起見，下文不包括對此的進一步描述。
所述數字到模擬轉換器20c將準音頻數字碼Sg(t)轉換為準音頻信號Sg'(t)。所 述數字到模擬轉換器20c可以被并入盤驅動器40中。解調器16b的信號解調模塊20i(參 考圖2)與上述日本專利申請公開中公開的相同，所以省略對其的描述。然而，鑒別器20h 與上述日本專利申請公開中公開的現有技術的解調器的鑒別器不同，下文將詳細描述。
所述盤驅動器40具有盤托盤和拾取器(pickup)。光盤CD被放在盤托盤上，并通 過所述拾取器，從光盤CD讀出所述音頻數據碼和準音頻數據碼Sg(t)。所述音頻數據碼和
14準音頻數據碼Sg(t)被傳輸到存儲系統12，并被存儲在工作存儲器中。 所述電子音調生成系統23包括電子音調生成器23a和音響系統23b。在所述電子
音調生成系統23中提供了波形存儲器，且波形數據段被存儲在所述波形存儲器中。當所述
音樂數據碼到達電子音調生成系統23時，從所述波形存儲器讀出波形數據段，并由所述波
形數據段產生模擬音頻信號。所述模擬音頻信號被提供給音響系統23b，并通過所述音響系
統23b轉換為電子音調。所述音頻數據碼被直接提供給音響系統23b，并被轉換為電子音調。 所述計算機程序被分解為主例程程序和子例程程序。當在控制單元100上運行主 例程程序時，用戶與所述控制單元100通信。 所述主例程程序通過定時器中斷，選擇性地分支到子例程程序。子例程程序之一 被分配到數據累積，另一個子例程程序被分配到記錄系統30，再一個子例程程序被分配到 音樂數據碼再生器20a，還有另一個子例程程序被分配到自動演奏器20b。
當在信息處理器11上運行用于數據累積的子例程程序時，數字鍵位置信號、數字 琴槌位置信號、音頻數據碼和準音頻數據碼Sg(t)從所述信號接口 14被傳輸到所述存儲系 統12，并被存儲在存儲系統12的工作存儲器中。此外，在從準音頻數據碼Sg(t)轉換為準 音頻信號Sg' (t)后，通過用于數據累積的子例程程序，準音頻信號Sg' (t)的離散值被采 樣，并被存儲在工作存儲器中，如下文中將與音樂數據碼再生器20a結合描述的那樣。
下文中，對與記錄系統30、音樂數據碼再生器20a和自動演奏器20b相結合的子例 程程序作出描述。
記錄系統 轉回到附圖的圖2，鍵傳感器31、琴槌傳感器32和控制系統100聯合形成所述記 錄系統30，且用于記錄的子例程程序周期性地在控制系統100的信息處理器11上運行。當 在信息處理器11上運行用于記錄的子例程程序時，作為記錄系統30的功能(function)的 結果，標準表演被記錄。記錄系統30的所述功能被表示為音樂數據碼生成器30a、流數據生 成器30b、調制器16a和記錄模塊30d。 所述音樂數據碼生成器30a如下工作。鍵位置數據段和琴槌位置數據段通過所述 音樂數據碼生成器30a而被分析，以便確定音調的音高、音調的響度和產生或衰減音調的 定時。假定人類演奏者按壓鍵lb或lc。按壓的鍵lb或lc開始從停止位置向末端位置行 進，且數字鍵位置信號隨著時間改變鍵位置。由于信息處理器ll向所述工作存儲器檢查按 壓的鍵和釋放的鍵，所以，信息處理器11注意到所按壓的鍵lb或lc，并指定分配給按壓的 鍵lb或lc的鍵號。此外，所述信息處理器11基于鍵軌跡上的兩點之間的距離、以及在所 述兩點間行進消耗的時間周期，來計算鍵速度，并基于所述鍵速度推定所述響度或MIDI速 度。針對所按壓的鍵lb或lc產生表示聲道消息"音符開(note-on)"、鍵號和MIDI速度的 音樂數據碼，且其在下文中被稱為"音符開鍵事件碼"。另一方面，當人類演奏者釋放按壓的 鍵lb或lc時，釋放的鍵lb或lc開始向停止位置行進。所述信息處理器11注意到釋放的 鍵lb或lc，并指定分配給釋放的鍵lb或lc的鍵號。所述信息處理器11計算釋放的鍵lb 或lc的速度，并推定制音器6與振動的弦4接觸的時間。針對所釋放的鍵lb或lc產生表 示聲道消息"音符關(note-off)"和鍵號的音樂數據碼，且其在下文中被稱為"音符關"鍵 事件碼。術語"鍵事件"代表音符開和音符關，而術語"鍵事件碼"表示音符開鍵事件碼或音符關鍵事件碼。持續時間數據碼表示先前的音符開鍵事件或先前的音符關鍵事件、與當前
音符開鍵事件或當前音符關鍵事件之間的時間間隔。可以產生其他語音消息和系統消息，
且術語"MIDI數據碼"表示鍵事件碼、持續時間數據碼和其他消息碼中的全部。 所述流數據生成器30b工作如下。由于所述音樂數據碼生成器30a間歇地產生所
述MIDI數據碼，所以，在所述MIDI數據碼和接下來的MIDI數據碼之間發生空閑時間周期。
為了補足所述空閑時間周期，MIDI數據碼從所述音樂數據碼生成器30a被傳輸到流數據生
成器30b。從MIDI協議的觀點看，同步的半字節碼表示無意義的信息，且通過流數據生成器
30b，用一個或多個同步的半字節碼補足空閑時間周期。結果，從流數據生成器30b輸出連
續的流數據。所述連續的流數據由所述MIDI數據碼和同步的半字節碼形成。 所述連續的流數據從流數據生成器30b被傳輸到調制器16a。所述調制器16a
具有與上文所述日本專利申請公開第2002-94593號公開的電路相同的電路結構，且采用
16DPSK作為調制技術，以便準音頻信號Sg' (t)表示16DPSK的特定特征。然而，其也可以
采用二進制FSK作為所述調制技術。載波信號被提供給所述調制器16a，并通過所述連續的
流數據的半字節被調制。結果，從調制器16a輸出調制信號，S卩，準音頻信號Sg'(t)。在這
個示例中，載波信號具有6. 3kHz的正弦波形，該載波的周期被表示為T。相位調制在2T上進行。 所述調制信號從調制器16a被傳輸到記錄模塊30d。所述準音頻信號Sg' (t)被 周期性地采樣，且在記錄模塊30d中通過PCM技術被轉換為準音頻數據碼Sg (t)。所述準音 頻數據碼Sg(t)被寫入光盤CD的右聲道。外部音頻信號也可以被提供給記錄模塊30d，以 便寫入光盤CD的左聲道。
自動演奏器 所述控制單元100和電磁控制的鍵致動器5聯合形成了所述自動演奏器20b。鍵 盤la的電磁控制的致動器5的數量等于鍵lb和lc的數量，以便鍵盤la的電磁控制的致 動器5也由從1變化到88的鍵號指定。所述電磁控制的致動器5被分別提供在鍵lb和lc 的后部之下，如圖2所示。 用于自動演奏器的子例程程序實現被稱為預數據處理器(preliminary dat即rocessor)20d、運動控制器20e和伺服控制器20f的功能，如圖2所示。下文將描述 所述預數據處理器20d、運動控制器20e和伺服控制器20f 。 雖然為所有自動演奏鋼琴的產品規范化了所述音樂數據碼，但是，原音鋼琴10和 電磁控制的致動器5的組成部分具有個體性，以便所述音樂數據碼被個別化。分配給所述 預數據處理器20d的一個任務是個體化(individualization)。分配給所述預數據處理器 20d的另一個任務是針對接下來的一個或多個鍵事件，選擇要處理的一個或多個所述鍵 事件碼。所述預數據處理器20d周期性地檢查分配給持續時間的測量的計數器，以判斷哪 個或哪些鍵事件碼要被處理。當所述預數據處理器20d發現要處理的一個或多個鍵事件碼 時，預數據處理器20d將所述要處理的一個或多個鍵事件碼傳送給運動控制器20e。
所述運動控制器20e分析所述鍵事件碼，以確定要被按壓或被釋放的一個或多個 鍵lb和lc，并指定與所述將被按壓或被釋放的一個或多個鍵lb和lc相關聯的一個或多個 電磁控制的致動器5。 所述運動控制器20e進一步針對基準正向鍵軌跡和基準反向鍵軌跡來分析一個或多個所述鍵事件碼和持續時間數據碼。基準正向鍵軌跡和基準反向鍵軌跡都被簡稱為 "基準鍵軌跡"。 所述基準正向鍵軌跡是按壓的鍵lb或lc隨時間而變化的目標鍵位置的一系列 值。所述基準反向鍵軌跡以這樣的方式被確定按壓的鍵lb和lc經過基準鍵速度的目標 值的各個基準點，以便向相關聯的琴槌2賦予最終琴槌速度的目標值。只要按壓的鍵lb和 lc在基準正向鍵軌跡上行進，所述相關聯的琴槌在目標時間以最終琴槌速度與弦4發生碰 撞，以生成所述聲音音調。所述基準反向鍵軌跡是釋放的鍵lb或lc隨時間變化的目標鍵 位置的一系列值。所述基準反向鍵軌跡以這樣的方式被確定釋放的鍵lb或lc引起相關 聯的制音器6在用來衰減所述聲音音調的時刻，與振動的弦4發生接觸。所述基準正向鍵 軌跡和基準反向鍵軌跡對本領域技術人員來說是眾所周知的，因此，為了簡明起見，下文不 包括對此的進一步描述。 當使鍵lb或lc開始在基準鍵軌跡上行進的時刻到來時，所述運動控制器20e將 目標鍵位置的第一值提供給伺服控制器20f 。所述運動控制器20e繼續周期性地向伺服控 制器20f提供目標鍵位置的其他值給伺服控制器20f ，直到所述鍵lb和lc到達基準鍵軌跡 末端為止。所述反饋信號Fb表示實際的柱塞速度，即，實際鍵速度，并且，針對在所述基準 鍵軌跡上行進的鍵lb和lc中的每個，由伺服控制器20f周期性地取出所述反饋信號Fb。所 述伺服控制器20f還基于實際鍵速度的一系列值確定實際的鍵位置。所述伺服控制器20f 還基于目標鍵位置的一系列值確定目標鍵速度。所述伺服控制器20f計算所述實際鍵速度 與目標鍵速度之間的差、以及所述實際鍵位置與目標鍵位置之間的差，并將驅動信號Dr的 平均電流的量調節到適當值，以便最小化所述差。所以，鍵lb和lc被強制在所述基準鍵軌 跡上移動。 假定在自動表演中要按壓鍵lb和lc之一。所述運動控制器20e為所述鍵lb或 lc確定基準正向鍵軌跡，并向伺服控制器20f通知所述基準正向鍵軌跡。所述伺服控制器 20f確定平均電流量的初始值，并將所述驅動信號Dr調整為所述平均電流量。驅動信號Dr 被提供給電磁控制的鍵致動器5，并在柱塞(plunger) 5a周圍產生電磁場。所述柱塞5a沿 向上方向伸出，并推動相關聯的鍵lb或lc的后部。在很小量的時間間隔之后，所述伺服控 制器20f確定所述目標柱塞速度和實際柱塞位置，并計算所述實際鍵位置與目標鍵位置之 間的差、以及所述實際鍵速度與目標鍵速度之間的差。如果一個或多個差異發生，則伺服控 制器20f增大或減小所述平均電流量。 所述伺服控制器20f周期性地為所述鍵lb或lc重復上述任務，直到鍵lb或lc
到達基準正向鍵軌跡的末端為止。結果，所述鍵lb或lc被強制在所述基準正向鍵軌跡上
行進，并使相關聯的琴槌2與弦4在以目標響度生成聲音音調的時刻發生碰撞。 如果釋放所按壓的鍵lb或lc的時刻到來，則所述運動控制器20e為所述要被釋
放的鍵lb或lc確定基準反向鍵軌跡，并向所述伺服控制器20f通知所述基準反向鍵軌跡。
所述伺服控制器20f控制平均電流量，并使制音器6與振動的弦4在用來衰減所述音調的
時刻發生接觸。 音樂數據碼再生器 所述電磁控制的鍵致動器5和控制系統100聯合形成了所述音樂數據碼再生器 20a，并在控制系統100的信息處理器11上運行用于音樂數據碼再生器20a的子例程程序。
17當用于音樂數據碼再生器20a的子例程程序在信息處理器11上運行時，從存儲在光盤CD 中的準音頻數據碼Sg(t)恢復所述MIDI音樂數據碼。可以通過所述記錄模塊30d存儲所 述準音頻數據碼Sg(t)的集合。否則，通過可采用二進制FSK的另一記錄系統將所述準音 頻數據碼Sg(t)的集合存儲在光盤CD中。音樂數據碼再生器20a的功能被表示為數據轉 換模塊20j、鑒別器20h以及信號解調模塊20i。如上文所述，信號解調模塊20i的電路結 構與日本專利申請公開第2002-94593號公開的相同。 所述準音頻數據碼Sg(t)被連續地從盤驅動器40提供給數字到模擬轉換器20c， 且所述準音頻數據碼Sg(t)被轉換為準音頻信號。所述準音頻信號Sg' (t)被提供給所述 鑒別器20h和信號解調模塊20i兩者。所述鑒別器20h檢查所述準音頻信號Sg'(t)，以判 斷所述準音頻信號Sg' (t)顯示了什么特定特征，并確定與鑒別出的在記錄系統的調制器 中采用的調制技術相對應的適當的解調技術。下文將詳細描述所述鑒別技術。
所述鑒別器20h將代表所述適當的解調技術的控制信號CT1提供給信號解調模塊 20i，以便所述信號解調模塊20i通過所述適當的解調技術從準音頻信號Sg' (t)再生所述 連續的數據流。 將所述連續的數據流從信號解調模塊20i提供給數據轉換模塊20j。所述數據轉 換模塊20j從連續的數據流中刪除同步的半字節碼，以便從連續的數據流恢復所述MIDI音 樂數據碼。將所述MIDI音樂數據碼從數據轉換模塊20 j提供給自動演奏器20b和電子音 調生成系統23中的一個或兩者。
鑒別器轉向圖4，鑒別器20h的功能包括多個功能子塊20h0........以及20hn，且所述多
個功能子塊20h0到20hn分別被分配給多個相互不同的調制技術。所述功能子塊20h0被 分配給16DPSK，所述多個功能子塊20h0到20hn中的另一個被分配給一種二進制FSK，所述 多個功能子塊20h0到20hn中的再一個被分配給另一種二進制FSK。所述功能塊20h0鑒別 所述準音頻信號Sg' (t)是否顯示16DPSK的特定特征。所述16DPSK的特定特征在通過其 他諸如2FSK等調制技術產生的調制信號中觀察不到，因為載波頻率通常低于16DPSK中的 載波頻率。其他功能子塊20h0到20hn的原理可以與日本專利申請公開第2002-94593號 公開的鑒別器中采用的原理相同。 所述16DPSK的特定特征是針對調制信號的波形。所述調制周期2T比載波信號的 周期T更長，且所述載波信號在調制周期2T的早期受到相位調制，且在所述調制周期2T的 后期，未調制載波信號的波形跟隨(follow)相位調制后的信號的波形。由于所述載波信號 為正弦曲線，所以，當載波信號在周期T上被積分時，積分值在其后期變為零。如果調制周 期2T的后期與先前的調制周期2T的后期隔開與所述調制周期2T相等的時間周期，則肯定 是通過16DPSK生成所述準音頻信號Sg'(t)。由此，有可能基于準音頻信號Sg'(t)的波形 鑒別所述16DPSK。 描述集中于功能塊20h0，且為了簡明起見，下文不包括對其他功能子塊的描述。所 述功能子塊20h0被分解為積分器110、比較器120、確定器130和通知器140。所述積分器 110部分地通過硬件實現，且部分地通過軟件實現。然而，所述比較器120、確定器130和通 知器140通過軟件實現，下文將詳細描述。 所述積分器IIO具有采樣和保持電路110a、以及數據緩沖器110b，且將所述準音頻信號Sg' (t)從數字到模擬轉換器20c提供給采樣和保持電路110a，且準音頻信號Sg' (t)波形上的樣值或離散值被暫時存儲在所述數據緩沖器中。所述準音頻信號Sg' (t)以44. 1kHz被采樣，以便通過執行用于數據累積的子例程程序，在每個周期T期間，從所述準音頻信號Sg' (t)中提取出七個樣值，即44. lkHz/6.3kHz。所述樣值被連續地存儲在數據緩沖器中，且每個樣值又被傳送到所述工作存儲器中。 通過執行用于音樂數據碼再生器20a的子例程程序的一部分，所述樣值被積分，并產生數字積分信號Sf(t)。當對在時刻n采樣的離散值Sg(n)進行積分時，從工作存儲器讀出所述離散值Sg(n)和六個之前的離散值Sg(n-l)到Sg(n-6)，且所述信息處理器11確定數字積分信號Sf(t)的值Sf(n)，并將所述離散值Sf(n)存儲在工作存儲器中。所述積分值可以表示為 Sf (n) = Sg (n) +Sg (n_l) + +Sg (n_6) 方程1其中，Sf(n)是n個樣值的積分值，而Sg(n)、Sg(n-l).......， Sg(n-6)是樣值的
離散值。 類似地，當對下一個離散值Sg(n+l)進行積分時，從工作存儲器讀出所述離散值Sg(n+1)和六個之前的離散值Sg(n)到Sg(n-5)，并對其積分以便確定數字積分信號Sf(t)的值Sf(n+l)。 圖5A顯示了準音頻信號Sg' (t)的波形的一個示例，所述準音頻信號Sg' (t)的示例顯示出16DPSK的特定特征，這將通過下面的描述可以理解。圖5B顯示了基于圖5A所示的準音頻信號Sg' (t)的波形上的樣值或離散值計算出的數字積分信號Sf(t)。
如上文所述，載波信號具有以周期T周期性變化的正弦波形，且16DPSK的調制周期被固定為2T。如果通過16DPSK產生所述準音頻信號Sg' (t)，則所述調制周期2T的后期期間的數字積分信號Sf(t)的值Sf(n)成為值"0"，如在圖5A和5B中以箭頭F指示的那樣，這是因為，在所述后期的準音頻信號Sg' (t)不包括在兩個調制周期2T之間、在所述樣值Sg(n)和樣值Sg(n-6)之間的邊界之后的早期發生的相位變化。圖5A顯示的準音頻信號Sg' (t)僅僅在所述兩個調制周期2T之間的邊界之后的初期具有相位變化。因此，所述準音頻信號Sg' (t)顯示出16DPSK的特征。在圖5B中，虛線指明在數字積分信號Sf (t)具有值"O"時的樣值。 所述數字積分信號Sf (t)還從積分器110被提供給比較器120。所述比較器120將數字積分信號Sf(t)的值和閾值k比較。所述閾值k的值被存儲在信息處理器ll的寄存器lla中。雖然后期的樣值上的數字積分信號Sf(t)理論上具有值"O"，但噪聲趨向于出現在準音頻信號Sg' (t)上。為了從鑒別器20h0所做的判定中消除噪聲的不利影響，將數字積分信號Sf(t)的值與閾值k相比較，且只要所述數字積分信號Sf(t)的值小于閾值k的值，所述鑒別器20hO便認為數字積分信號Sf(t)達到零。由此，閾值k定義了預定值零的鄰域。 當比較器120確認所述數字積分信號Sf(t)在預定數目的積分結果中保持比閾值k的值小的值時，所述比較器120產生檢測信號d(t)，并將所述檢測信號d(t)提供給確定器130。所述確定器130響應于檢測信號d(t)，以便做出判定"準音頻信號Sg' (t)是通過16DPSK產生的"，并請求通知器140向信號解調模塊20i提供所述鑒別的通知。所述通知器140向解調模塊20i通知對16DPSK的所述鑒別。在這個示例中，所述預定數目是3。
圖6顯示了用于音樂數據碼再生器的子例程程序的部分，并通過執行所述用于音樂數據碼再生器20a的子例程程序的所述部分，來實現比較器120。子例程程序的所述部分曾經在所述回放的初期被執行。 —旦進入圖6所示的任務序列，所述信息處理器11便首先通過步驟S201將計數器"t"重置為零。 隨后，所述信息處理器11通過步驟S202使計數器"t"遞增1。所述計數器"t"指示數字積分信號Sf(l)的值。然后，所述信息處理器ll從工作存儲器中讀出數字積分信號Sf (t)，并通過步驟S203，比較讀出的數字積分信號Sf (1)與閾值k，以判斷積分信號Sf (1)的值是否等于或大于閾值k的值。 當數字積分信號Sf (1)的值等于或大于閾值k時，步驟S203的應答給出肯定的"是(Yes)"。然后，所述信息處理器ll前進到步驟S204，并使計數器"t"遞增l，以便指示接下來的數字積分信號Sf (2)的值。所述信息處理器11通過步驟S205比較接下來的數字積分信號Sf (2)的值與閾值k的值，以判斷所述接下來的值是否等于或大于閾值k的值。如果接下來的所述數字積分信號Sf (2)的值等于或大于閾值k的值，則在步驟S205的應答給出肯定的"是"，且所述信息處理器11返回到步驟S204。這樣，所述信息處理器11重復由步驟S204和S205組成的循環，以連續地比較數字積分信號Sf (t)的值與閾值k的值，直到所述信息處理器ll發現數字積分信號Sf(t)的值小于閾值k的值為止。當所述信息處理器發現數字積分信號Sf (t)首次進入小于閾值k的值的數值范圍內時，步驟S205的結果變為否定的"否(No)"，且所述信息處理器通過步驟S206將計數器P變為l。所述信息處理器11在步驟S206將計數器P變為1。 當數字積分信號Sf(t)的值小于閾值k的值時，步驟S203的應答給出否定的"否"，且信息處理器11直接前進到步驟S206。所述數字積分信號Sf(l)是第一個落入小于閾值k的值的數值范圍內的，使得所述信息處理器11將計數器P變為1 。
隨后，所述信息處理器11前進到步驟S207，并使計數器"t"遞增1。 一旦完成步驟S207的任務，所述信息處理器ll便通過步驟S208，比較數字積分信號Sf(t)的接下來的值與閾值k的值，以判斷所述接下來的值是否也小于閾值k的值。如果數字積分信號Sf (t)的所述接下來的值返回到等于或大于閾值k的值的數值范圍內，則步驟S208的應答給出否定的"否"，并返回到步驟S204。由此，所述信息處理器11重復由步驟S204、S205、S206、S207和S208組成的循環，以便發現在小于閾值k的值的數值范圍內被連續地發現的、數字積分信號Sf(t)的兩個值。 當信息處理器11發現數字積分信號Sf (t)連續地維持在小于閾值k的值的數值范圍內時，步驟S208的應答給出肯定的"是"。通過肯定的應答"是"，所述信息處理器ll通過步驟S209使計數器P遞增1 。 隨后，所述信息處理器11通過步驟S210檢查計數器P，以判斷存儲在計數器P中的值是否等于3。如果所述信息處理器11僅僅發現比閾值k的值小的第二個值，則所述計數器P存儲"2"，且步驟S210的應答給出否定的"否"，且信息處理器ll返回到步驟S207，并通過步驟S207使計數器"t"遞增1。當數字積分信號Sf (t)的接下來的值小于閾值k的值時，所述數字積分信號Sf(t)具有小于閾值k的值的連續的三個值，且所述信息處理器ll通過步驟S211將所述檢測信號d(t)變為有效的高電平。
20
然而，如果數字積分信號Sf(t)的接下來的值返回到等于或大于閾值k的值的數值范圍，則步驟S208的應答給出否定的"否"，且信息處理器11返回到步驟S204。
由此，信息處理器11重復由步驟S204、S205、S206、S207、S208、S209和S210組成的循環，以便發現具有連續地維持在小于閾值k的值的數值范圍內的三個值的數字積分信號Sf(t)。 當信息處理器11完成步驟S211的任務時，所述信息處理器11還通過步驟S212檢查工作存儲器，以判斷是否有任何數字積分信號的值沒有被處理。如果步驟S212的應答給出否定的"否"，則信息處理器11返回到步驟S202。另一方面，當步驟S212的應答給出肯定的"是"時，所述信息處理器11完成數據處理。 將參考圖5A到5C描述上述比較器120的工作情況。當所述信息處理器11重復由步驟S202到S212組成的循環時，由于每個調制周期T的早期中的相位調制，信息處理器ll未發現任何數字積分信號Sf(t)的值小于閾值k的值。所述信息處理器ll在樣值"a"的數據處理中發現數字積分信號Sf (t)小于閾值k的值的第一個值，在樣值"b"的數據處理中發現數字積分信號Sf(t)小于閾值k的值的第三個值。所述信息處理器ll在樣值"a"的數據處理中將計數器P變為1，且在樣值"b"的數據處理中給出步驟S210的肯定應答"是"。為此，信息處理器11在于步驟S210完成樣值"b"的任務的時刻tl，產生檢測信號d(t)。由此，在圖5C中，在時刻tl產生第一檢測信號。 然而，如在第二和第三調制周期2T中所示，計數器P在數據處理中可能達不到"3"。詳細地說，由于噪聲，雖然數字積分信號Sf(t)的值在樣值"x"和樣值"y"的數據處理中變為小于閾值k的值，但在接下來的樣值的數據處理中，數字積分信號Sf (t)的值被恢復到等于或大于閾值k的值的數值范圍。所述計數器P未前進到值"3"，且所述比較器120將檢測信號d(t)保持為無效。因此，所述鑒別器不能確認所述準音頻信號Sg' (t)是通過16DPSK產生的。 然而，在第二和第三調制周期2T中，數字積分信號Sf(t)的值在樣值"c"和"e"的數據處理中首先變為小于閾值k的值。所述數字積分信號Sf(t)三次保持為比閾值k的值小的值，且在時刻t2和時刻t3，在樣值"d"和"f"的數據處理之后，所述檢測信號d(t)變為有效。 在所述第三個2T接下來的調制周期內，數字積分信號Sf (t)的值在樣值"g"的數據處理中首先變為小于閾值k的值，且計數器P在樣值"h"的數據處理中達到3。因此，檢測信號d(t)在時刻t4變為有效。 圖7顯示了用于音樂數據碼再生器20a的子例程程序的另一部分，且確定器130通過執行如圖7所示的子例程程序的所述部分，來確認16DPSK。 —旦進入用于音樂數據碼再生器20a的子例程程序的所述部分，信息處理器11便通過步驟S301將計數器V重置為零。所述計數器V指示鑒別的可靠性。所述信息處理器11通過步驟S302檢查工作存儲器，以判斷檢測信號d(t)是否改變為有效電平。由于檢測信號d(t) —旦變為有效電平、信息處理器11就激活標志，所以，可以通過檢查所述標志來確定計數器P是否達到3。 一旦完成在步驟S302的任務，信息處理器11便取消所述標志。
當所述標志第一次被激活時，信息處理器11可以重復步驟S302的任務。
如果計數器P保持0、1或2，則步驟S302的應答給出否定的"否"，且信息處理器11周期性地重復步驟S302的任務，直到步驟S302的應答給出肯定為止。當計數器P達到3時，步驟S302的應答變為肯定的"是"。接著，信息處理器11指定計數器P達到3時的樣值，并且對直到計數器P達到3之前的樣值的數量tg進行計數。當數量tg被確定時，所述信息處理器11通過步驟S304將所述數量tg與14相比較。如果計數器P達到零時的樣值之間的時間周期等于所述調制周期2T，則樣值的數量tg為14。 如果數量tg小于或大于14，所述檢測信號d(t)不夠可靠，且步驟S304的應答給出否定的"否"。利用否定的應答，信息處理器11通過步驟S306將計數器V遞減1。然而，如果所述計數器V指示零，則信息處理器11不減小所述計數器V。由此，計數器V的最小值為零。 一旦完成步驟S306的任務，信息處理器11便返回步驟S302。 另一方面，如果所述數量tg等于14，則檢測信號d (t)是可靠的，且步驟S304的應答是肯定的"是"。帶著肯定的應答"是"，所述信息處理器11通過步驟S305將計數器V遞增。 隨后，信息處理器11通過步驟S307檢查所述計數器V，以判斷所述鑒別是否可靠。所述信息處理器11在步驟S307比較計數器V的值與閾值Vth，例如3。如果所述計數器指示的值小于所述閾值Vth，則所述鑒別是不夠可靠的，且步驟S307的應答給出否定的"否"。接著，信息處理器11返回到步驟S302。當計數器V指示等于或大于例如3的閾值Vth的值時，所述鑒別是可靠的，步驟S307的應答給出肯定的"是"。接著，確定器130通過步驟S308，請求通知器140向所述信號解調模塊20i提供對16DPSK的所述鑒別。
因此，信息處理器11重復由步驟S302、 S303、 S304、 S305、 S306和S307組成的循環，直到所述鑒別變得可靠為止。 現在假定檢測信號d(t)在時刻tl、時刻t2、時刻t3和時刻t4變為有效，在時刻tl與時刻t2、時刻t2與時刻t3以及時刻t3與時刻t4之間的時間周期內、樣值的數量tg等于14的情況下，確定器130在時刻t4發送用于向信號解調模塊20i通知對16DPSK的所述鑒別的請求。 在調制周期2T的早期、相位未變化的情況下，所述檢測信號與先前的檢測信號之間的樣值的數量tg可能等于28。在這種情況下，雖然所述計數器V在步驟S306被遞減1，但計數器V在步驟S306的遞減之后逐步地遞增，并最終達到所述閾值Vth。由此，確定器130肯定會使用于通知的請求保持可靠。 如果準音頻信號Sg' (t)不是通過16DPSK產生的，則所述準音頻信號Sg' (t)不顯
示出16DPSK的特定特征。即使一系列樣值導致為零的積分值，所述零并不在多個樣值系列
上重復，且所述檢測信號d(t)本身保持無效。另一方面，如果所述調制周期不等于16DPSK
的周期，則檢測信號d(t)可能變為有效。然而，樣值的數量tg不同于所述預定數量，即14。
結果，確定器130不發送用于向信號解調模塊20i通知所述鑒別的請求。 在多個功能子塊20hl到20hn中的另一個鑒別另一種調制技術的特定特征的情況
下，所述另一個功能塊向信號解調模塊20i通知所述鑒別出的調制技術，且所述信號解調
模塊20i通過相應的解調技術，從所述準音頻信號Sg' (t)恢復連續的數據流。 從上文的描述可以理解，功能子塊20h0鑒別16DPSK的特定特征，即，所述調制周
期之間的時間間隔等于2T，并向信號解調模塊20i通知對16DPSK的所述鑒別。所述其他的
功能子塊類似地鑒別其他調制技術的特定特征，并分別向信號解調模塊20i通知鑒別出的調制技術。來自所述子塊的通知與來自其他功能子塊的通知不是并發地產生。因此，一定能從準音頻信號Sg' (t)中恢復連續的數據流。
第二實施例 轉向附圖的圖8，另一個自動演奏鋼琴1A主要包括原音鋼琴10A、回放系統20A和記錄系統30A。所述原音鋼琴10A和記錄系統30A與原音鋼琴10和記錄系統30類似，并且，除了鑒別器20Ah的功能子塊20AhO之外，回放系統20A與回放系統20也類似。因此，原音鋼琴10A的組成部分、回放系統20A的其他組成部分以及記錄系統30A的組成部分用指定了原音鋼琴10的對應組成部分、回放系統20的對應部分和記錄系統30的對應部分的參考標記標識，為了避免重復，沒有對此的詳細描述，且下文的描述集中在鑒別器20Ah上。
在圖9中圖解了鑒別器20Ah的功能子塊20Ah0。功能子塊20Ah0配備有可變頻率采樣器150，以取代所述采樣和保持電路110a。因此，其他組成塊用指明功能塊20h0的對應組成塊的參考標記標識。 雖然所述采樣和保持電路110a的采樣頻率被固定為44. lkHz，但可變頻率采樣器150可以改變采樣信號的頻率。相應地，樣值的數量并不是固定為七。為了從準音頻信號Sg' (t)獲得預定自然數數目的樣值，所述采樣頻率要被調整為與載波頻率T和所述預定的自然數數目的積相等的頻率。當然，所述預定數目不會是l。如果在每個周期T期間從準音頻信號Sg' (t)中提取八個樣值，則采樣頻率被調整為50.4kHz。樣值的數目成為16。
所述鑒別器20Ah實現鑒別器20h的所有優勢。而且，可變頻率采樣器150允許積分器110在適當數量的樣值上進行積分。這個特征對不穩定的再生器來說是理想的。詳細地說，如果盤驅動器40和數字到模擬轉換器20c被卡帶記錄器/再生器替代，則帶速是不穩定的，以致準音頻信號Sg' (t)的周期T隨著帶速發生變化。在這種情況下，即使所述積分值曾經變為零，所述積分值"零"也是不易待續的。因此，所述功能子塊20h0不能鑒別出所述16DPSK。然而，鑒別器20Ah的功能子塊20Ah0可以通過改變采樣頻率鑒別16DPSK的特定特征。 所述鑒別器20Ah對具有不同于2T的調制周期的準音頻信號來說是理想的，這是因為，所述采樣頻率要被調整為載波頻率與調制頻率的最小公分母。 圖10顯示了功能子塊20Ah0的修改20Alh0。功能子塊20Alh0形成鑒別器20Alh的一部分。除所述積分器110、比較器120，確定器130、通知器140和可變頻率采樣器150之外，所述功能子塊20Alh0還包括計數器151和頻率調節器152。計數器151可以由寄存器和用于音樂數據碼再生器的子例程程序的一部分實現。所述頻率調節器152也可以由用于音樂數據碼再生器的子例程程序的另一部分實現。 當所述積分器110將數字積分信號Sf (t)應用于比較器120時，所述比較器120將數字信號Sf (t)的每個值與閾值k的值相比較，以判斷所述樣值Sg(n)至lJSg(n-6)是否表示準音頻信號Sg' (t)的未調制部分。在由于所述不穩定的帶速、三次在步驟S210給出否定應答的情況下，所述比較器120使計數器151遞增1。如果所述計數器151達到預定數目，則計數器151使頻率調節器152有效。接著，所述頻率調節器152開始沿著預定循環改變所述采樣頻率。例如，所述頻率調節器152使得采樣頻率變化，就像所述載波頻率從6. 3kHz通過6. 2kHz、6. 4kHz、6. lkHz而變化到6. 5kHz那樣。對于6. 2kHz的載波頻率，所述采樣頻率變化到43. 4kHz，以便在每個周期T向積分器110提供七個樣值。這是因為6. 2kHzX7 =
2343. 4kHz。 從上文的描述可以理解，除了所述鑒別器20h的優勢之外，鑒別器20Ah和20Alh 還可以憑借可變頻率采樣器150的好處，響應于調制周期的不同值。
第三實施例 轉向附圖的圖ll，本發明的再一種自動演奏鋼琴主要包括原音鋼琴10B、回放系 統20B和記錄系統30B。所述原音鋼琴10B和記錄系統30B與原音鋼琴10和記錄系統30 類似，且除了鑒別器20Bh之外，回放系統20B與回放系統20也類似。因此，原音鋼琴10B的 組成部分、回放系統20B的其他組成部分、以及記錄系統30B的組成部分用指定了原音鋼琴 10的對應組成部分、回放系統20的對應部分和記錄系統30的對應部分的參考標記標識，為 了避免重復，沒有對此的詳細描述，且下文的描述集中在鑒別器20Bh上。
所述鑒別器20Bh與鑒別器20h的不同在于在準音頻信號Sg' (t)中采用的調制 技術被重復地檢查，且相應地，用于音樂數據碼再生器20Ba的子例程程序的所述部分被周 期性地重復。鑒別器20Bh的基本功能與鑒別器20h的基本功能類似。因此，術語"積分器"、 "比較器"、"確定器"和"通知器"在下文中被稱為鑒別器20Bh的子功能，且所述"積分器"、 "比較器"、"確定器"和"通知器"分別由參考標記110B、120B、130B和140B標識。
圖12顯示了確定器130B的任務。所述積分器110B對來自準音頻信號Sg' (t) 的樣值組連續地進行積分。所述比較器120B連續地進行所述積分值是否變得小于閾值k 的值的比較，并在計數器P達到3的情況下，將所述檢測信號d(t)變為有效電平。在步驟 S301、S302、S303、S304、S305和S306的任務與圖7所示的那些任務相同，因此，對相同的步 驟S301到S306的任務不再進行描述。所述確定器130B具有多個閾值Vthl和Vth2，且計 數器V在零和Vmax之間變化，如圖13所示。所述閾值Vthl大于閾值Vth2。計數器V不會 遞減到零以下，且不會增遞到Vmax以上。 當樣值的數量等于14，即，檢測信號d(t)的有效之間的時間周期等于2T時，步驟
S304的應答給出肯定的"是"。通過肯定的應答"是"，所述信息處理器11通過步驟S305使
計數器V遞增1。另一方面，如果檢測信號d(t)的有效之間的時間周期小于或大于2T，則
步驟S304的應答給出否定的"否"，且信息處理器11通過步驟S306使計數器V遞減1。因
此，在檢測信號d(t)的每次有效，信息處理器11遞增或遞減所述計數器V。 當所述計數器V在步驟S305或S306被遞增或遞減時，所述信息處理器11通過步
驟S317將所述計數器V與閾值Vthl相比較，以判斷計數器V的值是否等于或大于閾值Vthl
的值。當等于2T的時間周期在至少等于所述閾值Vthl的預定時間內延續時，應答給出肯
定的"是"，且確定器130B請求通知器140B發送用于向信號解調模塊20i通知對16DPSK的
所述鑒別的請求。如果通知器140B已經向信號解調模塊20i發送了代表對16DPSK的鑒別
的控制信號CT1，則通知器140B繼續向信號解調模塊20i發送控制信號CT1。 然而，如果步驟S317的應答給出否定的"否"，則所述信息處理器11通過步驟S319
將計數器V的值與閾值Vth2相比較，以判斷所述等于2T的時間周期是否等于或至少大于
所述閾值Vth2。 如果步驟S319的應答給出肯定的"是"，則確定器130B允許通知器140B保持當前 狀態。如果所述通知器140B已經提供了控制信號CT1，則確定器130B允許所述通知器140B 發送所述控制信號CT1。另一方面，如果所述通知器140B已經停止所述控制信號CT1，則確定器130B請求所述通知器140B保持控制信號CT1停止。 另一方面，如果步驟S319給出否定應答，則確定器130B請求所述通知器140B停 止所述控制信號CT1。如果所述通知器140B發送控制信號CT1，則通知器140B停止所述控 制信號CT1。如果所述通知器140B已經停止了所述控制信號CT1，則所述通知器140B保持 控制信號CTl停止。 因此，所述信息處理器11重復由步驟S302、 S303、 S304、 S305、 S306、 S317、 S318、 S319和S320組成的循環，以便連續地監視所述準音頻信號Sg' (t)，直到不再將所述準音頻 數據碼Sg(t)從盤驅動器40提供到回放系統20B為止。 如果計數器V的值如圖13中的描繪PL1指示的那樣發生變化，則確定器130B在 時刻ta首先向通知器140B發送用于通知信號解調模塊20i的請求，且所述通知器140B繼 續向信號解調模塊20i發送代表對16DPSK的鑒別的控制信號CT1，直到在時刻tb、計數器 V的值小于閾值Vth2為止。 所述解調器20Bh實現了解調器20h的所有優勢。此外，即使所述準音頻信號 Sg' (t)的一部分通過16DPSK被調制，所述鑒別器20Bh也響應于該準音頻信號Sg' (t)，以 便通過適當的解調技術從所述準音頻信號Sg'(t)產生連續的數據流。所述閾值Vthl可以 等于閾值Vth2。 盡管已經對本發明的特定實施例進行了詳細描述，但本領域技術人員應當理解，
在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，可以對本發明進行各種改變和修改。 載波頻率不會對本發明的技術范圍設置任何限制。16DPSK的載波頻率可以小于或
大于6.3kHz。而且，在可聽頻率范圍內的載波信號不會對本發明的技術范圍有任何限制。
所述載波信號可以具有在超聲波頻率范圍內的數十kHz的頻率。 所述正弦曲線不會對本發明的技術范圍有任何限制。所述載波信號可以是余弦曲 線、或其他周期信號的波形，如三角波形的周期信號，只要載波信號的波形與該波形的另一 半關于指示潛在范圍的中間的線對稱即可。 所述調制周期2T不會對本發明的技術范圍設置任何限制。只要所述調制周期比 載波信號的周期T長，所述調制周期可以比載波信號的所述周期T長小于兩倍、三倍或多于 三倍。在所述調制周期大于1且小于2的情況下，產生比閾值k的值小的積分值的樣值組 的數量相比來自調制周期為2T的準音頻信號Sg(t)的所述樣值組的數量減少了。在所述 計數器P達到小于3的某個值的條件下，所述信息處理器11在步驟S211將檢測信號d(t) 變為有效電平。所述鑒別器20h被鑒別器20Ah替代，且所述采樣頻率被調整為所述載波頻 率和調制頻率的最小公分母(least common denominator) ， S卩，采樣頻率被調整為所述載 波頻率的倍數和所述調制頻率的倍數。例如，在所述調制頻率為4. 2kHz的情況下，采樣頻 率被調整為50. 4kHz。然而，如果調制頻率為4. 41kHz，則所述采樣頻率不變。當準音頻信 號Sg(t)以50.4kHz被采樣時，從每一個周期T獲得八個樣值。如果樣值的數量是12，則計 數器V遞增。至于計數器P，期望在計數器P達到等于或小于12個樣值與8個樣值之間的 差(即，4)的值的條件下，將檢測信號變為有效電平。所述值可以為2。
可以在兩個零積分值或多于三個零積分值連續出現時產生檢測信號d(t)。
閾值Vth的值，即3，不會對本發明的技術范圍設置任何限制。在計數器V達到1、 2或大于3的條件下，所述確定器130可以通知信號解調模塊20i。
所述控制信號CT1可以用作在信號解調模塊20i中被應用于16DPSK的解調器的 選通信號(strobe signal)。 可以通過與對樣值計數的方法不同的方法，來確定在檢測信號d(t)的有效之間 的時間周期。例如，可以通過FFT(快速傅立葉變換)確定檢測信號d(t)的有效之間的時 間周期。由此，步驟S303的任務對本發明的技術范圍沒有任何限制。 自動演奏鋼琴1、1A和1B不會對本發明的技術范圍有任何限制。本發明可以附屬 于電子鍵盤、靜音鋼琴和其它類型的電子樂器，例如，電子管風樂器，其它類型的自動演奏 樂器，例如，自動弦樂器或聲音記錄器和再生器。 用于音樂數據碼再生器的子例程程序包括的計算機程序可以磁盤、光盤、光磁盤 或便攜式半導體存儲設備的形式提供給用戶。此外，可以通過諸如因特網等的通信網絡下 載所述計算機程序。 在步驟S210的值"3"不會對本發明的技術范圍有任何限制。所述的值可以大于 零且小于3、或大于3。 實施例的組成部分和任務步驟與下面的權利要求書語言相關。自動演奏鋼琴1、1A 和1B對應于"樂器"，而解調器16b對應于"信號解調器"。所述MIDI音樂數據碼形成"信 號"和"音樂信號"，且所述準音頻信號Sg' (t)用作"調制信號"。所述16DPSK或2FSK對應 于"調制技術"，而鑒別器20h、20Ah和20Alh對應于"鑒別器"。所述16DPSK是"預定調制 技術"。所述調制周期2T對應于"調制周期"。準音頻信號Sg' (t)的早期對應于"已調制 的段"，而準音頻信號Sg' (t)的后期對應于"未調制的段"。信息處理器ll用作"信息處理 器"，而采樣和保持電路110a和可變頻率采樣器150用作"采樣器"。樣值Sg(n)到Sg(n-6) 作為一個整體構成"樣值組"。用于音樂數據碼再生器的子例程程序用作"計算機程序"。
所述信息處理器11和步驟S202、 S203、 S204、 S205、 S206、 S207、 S208、 S209、 S210 和S211的任務實現了 "檢測器"，且積分器110和比較器120作為一個整體構成"檢測器"。 所述信息處理器11和步驟S302、 S303和S304的任務實現了 "測量器"，且所述信息處理器 11和步驟S305、 S306、 S307、 S308的任務實現了 "確定器，"且所述信息處理器11和步驟 S305、 S306、 S317、 S318、 S319和S320的任務也實現了 "確定器"。16DPSK對應于"預定調 制技術"，而信號解調模塊16對應于"信號解調模塊"。
自動演奏器20b或電子音調生成系統23用作"音調產生器"。 積分器IIO對應于"積分器"，而比較器120對應于"比較器"。樣值Sg(n)........
Sg(n-6)對應于"預定數目的樣值"，且零為"預定值"。寄存器110a對應于"寄存器"，而閾 值k對應于"閾值"。 可變頻率采樣器150對應于"可變頻率采樣器"。計數器151對應于"計數器"，而 頻率調節器152對應于"頻率調節器"。計數器152的預定數目對應于"臨界數"。
信息處理器11和步驟S305和S306的任務實現了 "狀態寄存器"，而閾值Vthl和 閾值Vth2用作"第一閾值"和"第二閾值"。
權利要求
一種調制技術的鑒別器，通過該調制技術，將載波信號調制成調制信號(Sg’(t))；所述調制信號(Sg’(t))能夠被分為多個部分，每個部分在時間周期上等于調制周期(2T)；所述多個部分中的每個具有通過所述調制技術而被調制的已調制的段，其后是未調制的段；所述鑒別器包括信息處理器(11)，其具有用于鑒別所述調制技術的信息處理能力；以及采樣器(110a；150)，其從所述調制信號(Sg’(t))的波形提取離散值，以產生表示所述離散值的一系列樣值，并向所述信息處理器(11)提供所述一系列樣值；其特征在于在所述信息處理器(11)上運行計算機程序，以實現檢測器(110，120；11，S202，S203，S204，S205，S206，S207，S208，S209，S210，S211)，其被提供來自所述采樣器(110a；150)的所述一系列樣值，并指定表示所述的多個部分中的未調制的段的樣值組(Sg(n)，......Sg(n-6))；測量器(11，S302，S303，S304)，其被提供有來自所述檢測器(110，120；S202-S211)的所述樣值組，并確定在所述多個部分中的一個的樣值組(Sg(n)，......Sg(n-6))、與緊接在所述多個部分中的所述一個之后的所述多個部分中的另一個的樣值組(Sg(n)，......Sg(n-6))之間的時間周期；以及確定器(11，S305，S306，S307，S308；11，S305，S306，S317，S318，S319，S320)，其在所述時間周期與所述調制周期(2T)相等時，確定所述調制技術與預定調制技術相同。
2. 如權利要求1所述的鑒別器，其中所述檢測器包括積分器(iio)，其重復地對所述一系列樣值進行積分，以確定預定數目的樣值的積分值(Sf(t));以及比較器(120)，其將所述積分值(Sf(t))與所述未調制的段所特有的預定值比較，以判 斷所述積分值(Sf (t))是否等于所述預定值，并且，在所述積分值(Sf (t))等于所述預定值 的條件下，將所述預定數目的樣值確定為樣值組。
3. 如權利要求2所述的鑒別器，其中，所述檢測器(110,120)還包括寄存器(110a)， 用于存儲定義所述預定值的鄰域的閾值(k)，并且，如果所述積分值(Sf(t))落在所述鄰域 內，則所述比較器(120)認為所述積分值(Sf(t))等于所述預定值。
4. 如權利要求2所述的鑒別器，其中，所述樣值的所述預定數目等于將在所述采樣器 (110a ;150)中使用的采樣信號的頻率除以所述載波信號的頻率所給出的商。
5. 如權利要求4所述的鑒別器，其中，所述采樣器是可變頻率采樣器(150)，其能夠改 變采樣信號的所述頻率，使得所述樣值的所述預定數目連同所述采樣信號的所述頻率一起 變化。
6. 如權利要求5所述的鑒別器，其中，所述計算機程序還實現計數器(151)，其監視所述檢測器(110,120)，以對在指定樣值組 (Sg (n) ，......Sg (n-6))時失敗的數目進行計數；以及頻率調節器(152)，其被提供來自所述計數器(151)的失敗的所述數目，并且，當所述 數目達到臨界數時，改變所述采樣信號的所述頻率。
7. 如權利要求l所述的鑒別器，其中，在確定所述調制技術與由所述確定器(110,120) 產生的所述預定調制技術之間相等之后，重復所述計算機程序，且所述計算機程序還實現 狀態寄存器(11， S305， S306)，其在所述時間周期與所述調制周期之間相等時遞增，且在 所述時間周期與所述調制周期之間相等的確定失敗時遞減，因此，所述確定器(11， S317， S318， S319， S320)確定在所述狀態寄存器(11， S305， S306)等于或大于第一閾值(Vthl) 的條件下，所述調制技術與所述預定調制技術相等，而在所述狀態寄存器(11， S305， S306) 小于第二閾值(Vth2)的條件下，所述調制技術是不確定的。
8. 如權利要求l所述的鑒別器，其中，所述調制信號(Sg'(t))的頻率落在可聽頻率范 圍內。
9. 如權利要求1所述的鑒別器，其中，所述預定調制技術是16差分相移鍵控。
10. —種用于從調制信號(Sg' (t))再生信號的信號解調器，通過所述調制技術，利用 所述信號將載波信號調制成所述調制信號(Sg' (t))，該信號解調器包括鑒別器(20h;20Ah;20Alh;20Bh)，其被提供有所述調制信號(Sg' (t))，所述調制信號 (Sg' (t))能夠被分為多個部分，每個部分在時間周期上等于調制周期(2T)，所述多個部分 中的每個具有通過所述調制技術而被調制的已調制的段，其后是未調制的段，并且，所述鑒別器包括信息處理器(ll)，其具有用于鑒別所述調制技術的信息處理能力；以及采樣器(110a，150)，其從所述調制信號(Sg'(t))的波形提取離散值，以產生表示所述離散值的一系列樣值，并向所述信息處理器(11)提供所述一系列樣值；以及信號解調模塊(20i)，其連接到所述鑒別器(20h ;20Ah ;20Alh ;20Bh)，并被提供有所述調制信號(Sg' (t))，以便在所述鑒別器(20h ;20Ah ;20Alh ;20Bh)確定所述調制技術與預定調制技術相同時，通過與所述預定調制技術相對應的解調技術，將所述調制信號(Sg' (t))解調為所述信號，其特征在于在所述信息處理器(11)上運行計算機程序，以實現檢測器(110， 120 ;11， S202， S203， S204， S205， S206， S207， S208， S209， S210， S211)，其 被提供有來自所述采樣器(110a ;150)的所述一系列樣值，并指定表示所述的多個部分中 的未調制的段的樣值組(Sg(n)，......Sg(n-6));測量器(11， S302， S303， S304)，其被提供有來自所述檢測器的所述樣值組(Sg(n) ，......Sg(n-6))，并確定在所述多個部分中的 一 個的樣值組(Sg(n) ，......Sg(n-6))、與緊接在所述多個部分中的所述一個之后的所述多個部分中的另一個的樣值組(Sg(n)，......Sg(n-6))之間的時間周期；以及確定器(11， S305， S306， S307， S308 ;11， S305， S306， S317， S318， S319， S320)，其在所 述時間周期與所述調制周期(2T)相等時，確定所述調制技術與所述預定調制技術相同。
11. 如權利要求10所述的信號解調器，其中，所述檢測器包括積分器(iio)，其重復地對所述一系列樣值進行積分，以確定預定數目的樣值的積分值(Sf(t));以及比較器(120)，其將所述積分值(Sf(t))與所述未調制的段所特有的預定值比較，以判 斷所述積分值(Sf (t))是否等于所述預定值，并且，在所述積分值(Sf (t))等于所述預定值的條件下，將所述預定數目的樣值確定為樣值組。
12. 如權利要求11所述的信號解調器，其中所述檢測器(110,120 ;11， S202， S203， S204， S205， S206， S207， S208， S209， S210， S211)還包括寄存器(110a)，用于存儲定義所述 預定值的鄰域的閾值(k)，并且，如果所述積分值落在所述鄰域內，則所述比較器(120)認 為所述積分值(Sf (t))等于所述預定值。
13. 如權利要求10所述的信號解調器，所述采樣器是可變頻率采樣器(150)，其能夠改 變采樣信號的所述頻率，使得所述樣值的所述預定數目連同所述采樣信號的所述頻率一起 變化。
14. 如權利要求13所述的信號解調器，其中，所述計算機程序還實現計數器(151)，其監視所述檢測器(110,120 ;11， S202， S203， S204， S205， S206， S207， S208， S209， S210， S211)，以對在指定樣值組時失敗的數目進行計數；以及頻率調節器(152)，其被提供來自所述計數器(151)的失敗的所述數目，并且，當所述 數目達到臨界數時，改變所述采樣信號的所述頻率。
15. 如權利要求IO所述的信號解調器，其中，在確定所述調制技術與由所述確定器 (11， S305， S306， S317， S318， S319， S320)產生的所述預定調制技術之間相等之后，重復所 述計算機程序，且所述計算機程序還實現狀態寄存器(11， S305， S306)，其在所述時間周期 與所述調制周期(2T)之間相等時遞增，且在所述時間周期與所述調制周期(2T)之間相等 的確定失敗時遞減，因此，所述確定器(11， S305， S306， S317， S318， S319， S320)確定在所 述狀態寄存器(11，S305，S306)等于或大于第一閾值(Vthl)的條件下，所述調制技術與所 述預定調制技術相等，而在所述狀態寄存器小于第二閾值(Vth2)的條件下，所述調制技術 是不確定的。
16. —種用于產生音調的樂器，其包括信號解調器(16b)，用于再生表示從調制信號(Sg' (t))產生的音調的音樂信號，通過 調制技術，利用所述音樂信號將載波信號調制成所述調制信號(Sg' (t))，并且，該信號解調 器包括鑒別器(20h ;20Ah ;20Alh ;20Bh)，其被提供有所述調制信號(Sg' (t))，所述調制信號 (Sg' (t))能夠被分為多個部分，每個部分在時間周期上等于調制周期(2T)，所述多個部分 中的每個具有通過所述調制技術而被調制的已調制的段，其后是未調制的段，并且，所述鑒別器具有信息處理器(ll)，其具有用于鑒別所述調制技術的信息處理能力；以及 采樣器(110a ;150)，其從所述調制信號(Sg' (t))的波形提取離散值，以產生表示所述 離散值的一系列樣值，并向所述信息處理器(11)提供所述一系列樣值；以及信號解調模塊(20i)，其連接到所述鑒別器(20h ;20Ah ;20Alh ;20Bh)，并被提供有所 述調制信號(Sg， (t))，以便在所述鑒別器(20h ;20Ah ;20Alh ;20Bh)確定所述調制技術 與預定調制技術相同時，通過與所述預定調制技術相對應的解調技術，將所述調制信號(Sg' (t))解調為所述音樂信號；以及音調產生器(20b ;23)，其連接到所述信號解調器(20i)，并被提供有所述音樂信號，以 基于所述音樂信號產生所述音調，其特征在于在所述信息處理器(11)上運行計算機程序，以實現檢測器(110， 120 ;11， S202， S203， S204， S205， S206， S207， S208， S209， S210， S211)，其 被提供有來自所述采樣器(110a ;150)的所述一系列樣值，并指定表示所述的多個部分中 的未調制的段的樣值組(Sg(n) ，......Sg(n-6));測量器(11，S302，S303，S304)，其被提供有來自所述檢測器(110， 120 ;11， S202， S203，S204， S205， S206， S207， S208， S209， S210， S211)的所述樣值組(Sg(n) ，......Sg(n-6))，并確定在所述多個部分中的一個的樣值組(Sg(n)，......Sg(n-6))、與緊接在所述多個部分中的所述一個之后的所述多個部分中的另一個的樣值組(Sg(n)，......Sg(n-6))之間的時間周期；以及確定器(11， S305， S306， S307， S308 ;11， S305， S306， S317， S318， S319， S320)，其在所 述時間周期與所述調制周期(2T)相等時，確定所述調制技術與所述預定調制技術相同。
17. 如權利要求16所述的樂器，其中，所述檢測器(110， 120 ;11， S202， S203， S204， S205， S206， S207， S208， S209， S210， S211)包括:積分器(110)，其重復地對所述一系列樣值進行積分，以確定預定數目的樣值 (Sg(n)，......Sg(n-6))的積分值(Sf(t));以及比較器(120)，其將所述積分值(Sf(t))與所述未調制的段所特有的預定值比較，以判 斷所述積分值(Sf (t))是否等于所述預定值，并且，在所述積分值(Sf (t))等于所述預定值 的條件下，將所述預定數目的樣值確定為樣值組。
18. 如權利要求16所述的樂器，其中，所述檢測器(110,120)還包括寄存器(110a)， 用于存儲定義所述預定值的鄰域的閾值(k)，并且，如果所述積分值(Sf(t))落在所述鄰域 內，則所述比較器(120)認為所述積分值(Sf (t))等于所述預定值。
19. 如權利要求16所述的樂器，其中，所述音調生成器用作自動演奏器(20b)。
20. —種鑒別調制技術的方法，通過該調制技術，將信號調制成調制信號(Sg' (t))，所 述調制信號(Sg'(t))能夠被分為多個部分，每個部分在時間周期上等于調制周期(2T)，所 述多個部分中的每個具有通過所述調制技術而被調制的已調制的段，其后是未調制的段， 所述方法包括以下步驟a) 從所述調制信號(Sg' (t))的波形提取離散值，以產生表示所述離散值的一系列樣值；b) 指定表示所述多個部分中的未調制的段的樣值組(Sg(n)，......Sg(n-6));c) 確定在所述多個部分中的一個的樣值組(Sg(n)，......Sg(n-6))、與緊接在所述多個部分中的所述一個之后的所述多個部分中的另一個的樣值組(Sg(n)，......Sg(n-6))之間的時間周期；以及d) 在所述時間周期與所述調制周期(2T)相等時，確定所述調制技術與預定調制技術 相同。
全文摘要
提供了鑒別調制技術的鑒別器、信號解調器、樂器以及鑒別方法。信號解調器(16b)包括鑒別調制技術的鑒別器(20h)，載波信號通過該調制技術被調制成準音頻信號(Sg’(t))；以及解調模塊(20i)，采用與已鑒別出的調制技術相對應的技術，從所述準音頻信號(Sg’(t))再生連續數據流。鑒別器(20h)包括采樣電路(110a)，用于在載波信號的每個周期(T)期間從準音頻信號(Sg’(t))中提取樣值組；積分器(110)，用于計算每個樣值組的積分值(Sf(t))；比較器(120)，用于比較積分值(Sf(t))與零值鄰域的閾值(k)，以確定具有小于閾值(k)的積分值(Sf(t))的樣值組；以及確定器(130)，用于測量兩個調制周期的組之間的時間周期，并在該時間周期等于調制周期(2T)時鑒別16DPSK。
文檔編號H04L27/00GK101751963SQ20091026085
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月21日 優先權日2008年12月19日
發明者奧山福太郎, 平林繁和 申請人:雅馬哈株式會社