一種適性化midi播放系統及其方法

專利名稱：一種適性化midi播放系統及其方法
一種適性化MIDI播放系統及其方法技術領域一種MIDI播放系統及其方法，尤其是一種可在調整音色后對整體音樂 進行音色組合或音色修正的適性化處理的MIDI播放系統及其方法。
技術背景MIDI (Music Instrument Digital Interface),即電子樂器的數字化接口 ， 是一個工業標準的電子通信協議，用來定義電子樂器與計算機可執行平臺之 間的共同溝通語言，使得利用MIDI電子樂器所輸出產生的MIDI文件得以 在計算機可執行平臺上充分兼容而能夠順利播放。一般在計算機可執行平臺上，如計算機，播放MIDI文件的方式如圖 1所示，在計算機中事先安裝一套可以播放MIDI文件的播放系統100 (或稱 播放器)，借助播放系統100將MIDI文件10讀取之后，通過文件解析模塊 IIO進行解析，以便取得MIDI文件IO所定義的音樂中表示各種不同電子樂 器的音色及其相關參數，然后交由播放模塊120 (或稱播放合成器)依照所 得到的音色及參數自音色數據庫130中獲取音色并依照對應的參數值型整體 音樂播放。通常此種播放系統100都會提供可讓使用者進行一般播放設定的 控制接口 140，在啟動播放系統100進行音樂播放時實時讓使用者進行如 靜音、獨奏及音量...等基本播放設定，設定結果將會直接送至播放模塊120 進行對應播放控制。然事實上MIDI文件IO中所定義的各個電子樂器的音色是允許編輯調整 的，不過往往對于MIDI文件10的編輯調整都系發生在MIDI文件10生成 前的階段，也就是所謂的編曲階段，由具有豐富電子樂器知識及音樂素養的 編曲人士通過高階專業的MIDI編曲軟件來實現的，換句話說如果要在MIDI 文件10的播放階段進行對各個電子樂器的音色進行編輯調整，過去的播放 系統100根本無法支持。因此，后來有些播放系統IOO便提供可讓使用者對 MIDI文件10中所定義的音色進行基本調整的功能，如圖2所示，在播放系 統100中增加了所謂的音色調整模塊150，可以將文件解析模塊110所解析 得到的音色通過控制接口 140提供給使用者進行選取調整，調整結果再由音
色調整模塊150接收之后重新建立新的MIDI文件10傳回給文件解析模塊 110，最后再由播放模塊120依照前述方式播放新建立的MIDI文件10。此種播放系統100的改進，雖然可以讓使用者體驗到在MIDI文件10 播放階段通過調整音色方式來使整體音樂播放更具多樣變化性，然而由于絕 大多數的使用者均缺乏如前所述的專業編曲人士的豐富電子樂器知識及音 樂素養，因此往往在單純調整音色之后所產生的整體音樂是不具協調性的，播放出來的效果無法令人滿意。 發明內容本發明為解決背景技術存在的上述技術問題，提供一種適性化MIDI文 件播放系統及其方法，使得調整過音色的MIDI文件能夠經過一些適性化處 理，讓整體音樂播放上更具協調性。本發明的技術解決方案是本發明為一種適性化MIDI播放系統，其特 殊之處在于該系統包括用來儲存各種音色的音色數據庫、用來加載MIDI 文件進行解析以取得整體音色及參數的文件解析模塊、用來在音色產生調整 時，根據前后音色差異生成調整后的參數的音色調整模塊、用來在生成調整 后之參數后，依據音色組合條件更改其余音色及參數，或依據調整后音色及 參數修正其余音色的參數，以重新產生新MIDI文件的整體音色及參數的適 性調整模塊、用來獲取對應音色并依據參數播放新MIDI文件的播放模塊， 文件解析模塊分別接入音色調整模塊和播放模塊，音色調整模塊接入適性調 整模塊，適性調整模塊接入文件解析模塊，音色數據庫與播放模塊相接。該系統還包括讓使用者可以進行相關設定的控制接口。一種應用在上述的適性化MIDI播放系統的方法，其特殊之處在于該 方法包括以下步驟-200)首先，自播放系統外部加載MIDI文件進行解析以取得整體音色及 參數；210)接著由音色調整模塊接收所有的音色及參數，并判斷音色是否有 調整？如果沒有產生任何調整，則直接進入到步驟250)，反之如果音色產生 調整時，則音色調整模塊會依照使用者所選擇的音色來調整對應音軌的音 色，然后進入到適性化處理步驟；250)重新產生新MIDI文件，包含整體新的音色及參數，給文件解析模 塊轉交播放模塊等待播放。
上述步驟210)中的適性化處理步驟的具體步驟如下220)對使用者所調整的音色進行對應參數的調整，根據前、后音色差 異來生成調整后的參數；230)判斷所有音色組合是否會產生不協調的狀況，如果否則進至步驟 240)，如果是則調整音色及參數，調整完畢之后即直接進至步驟250);240)對其余音色所具有的參數進行部分修正，然后進至步驟250)。上述步驟250)之后還包括有步驟260)此時判斷使用者是否有通過控制接口對播放設定進行設定？如果 否則進至步驟270)，是則進至步驟280);270)以預設的播放設定依照所得到的整體音色自音色數據庫中獲取對 應音色并依照參數進行新MIDI文件的播放；280)如果使用者有進行相關播放設定的話，則以新的播放設定自音色 數據庫中獲取對應音色然后依照參數進行新MIDI文件的播放。本發明提供的適性化MIDI文件播放系統及其方法，當音色產生調整并 且己經生成調整后的參數時，本發明的主要的適性化處理將進行兩個部分的 判斷 一是判斷整體音色組合在播放上是否具協調性，如果可能存在不協調 的情況則主動更改其余音色及對應參數，以使整體音樂能夠具有協調性；另 一是當音色組合在播放上具有協調性的前提下，進行其余音色及對應參數的 修正，以使整體音樂能夠具有協調性。因此經過本發明播放系統及方法的適 性化處理，即使一般不具相關專業知識的使用者也能夠創作出好聽的音樂， 而不至于造成因為使用者對部分音色的調整而產生整體音樂不協調的情況， 進而達到提升MIDI文件播放時的整體音樂效果的功效。


圖l和2是公知播放系統框圖； 圖3是本發明播放系統框圖；圖4-5是通過本發明控制接口進行音色調整的示意圖； 圖6是本發明播放方法流程圖；圖7是本發明適性調整模塊的適性調整模型示意圖； 圖8是本發明音色調整過程示意圖； 圖9-11是本發明適性調整模塊細部運作示意圖。
具體實施方式
本發明為一種適性化MIDI播放系統及其方法，是應用在計算機可執行 的MIDI播放器上用來播放MIDI文件，可以在使用者對指定播放的MIDI 文件中的音色進行調整后，進一步對整體音樂中的音色和參數進行適性化的 處理，使最終播放的音樂在整體上更具協調性。參見圖l，本發明的適性化MIDI播放系統包括文件解析模塊110，負責加載使用者所選取的MIDI文件10進行解析以 取得整體音色及參數。依照MIDI標準規范，在MIDI文件10中的格式大致分為文件頭信息 (HeaderChunk)以及音軌信息(TrackChunk)兩個部分，文件頭信息主要 儲存MIDI文件10中的基本信息，如每個四分音符被切割為多少點數 (Tick)、音軌信息區塊數、文件格式代號...；至于音軌信息則用來儲存一連 串的MIDI信息，依照不同的文件格式代號，這里所述的MIDI信息可以用 來表示單一音軌(文件格式代號0)或者是多個音軌(文件格式代號1)的 MIDI信息，本發明中主要系以文件格式代號1作為描述基礎，此種格式下 的MIDI信息系根據不同音軌而區分不同的MIDI信息。前面提到經過解析所取得的音色及參數，主要系針對音軌信息(Track Chunk)中MIDI信息的部分，音色及參數是構成MIDI信息的主要內容，其 中音色相當于播放時所要呈現的樂器種類，可以使用通用MIDI (General MIDI)音色標準(共有128種不同音色定義)為定義來源，但并不以此為限， 也可使用其它擴充音色標準來作為定義來源；至于參數，則是用來控制播放 模塊120對音色進行播放的指令，至少包含用來控制音色播放時之音高、音 強及音頻的參數，此部分屬熟悉此項技藝者可輕易推知，在此不多作贅述。播放模塊120，用來負責根據文件解析模塊110所傳送來的整體MIDI 文件10的音色，自音色數據庫130中獲取對應音色并依據對應的參數進行 MIDI文件10的播放。播放模塊120，可以經由控制接口 140讓使用者通過 操作來進行播放設定，如播放時靜音、獨奏及音量的設定，但不僅僅限制于 此。音色數據庫130，用來儲存各種定義的音色。如前所述，若以通用MIDI (General MIDI)音色標準來說，此音色數據庫130中至少包含128種不同 音色，也可依照本發明系統所使用的音色標準不同而儲存可支持不同音色標 準的音色。
音色調整模塊150，與文件解析模塊110連接以接收MIDI文件10的整 體音色和參數，并在使用者通過控制接口 140對于音色進行調整時，執行音色的更換。適性調整模塊160，為本發明主要技術特征所在，用來于音色調整模塊 150完成音色調整后，對整體音色和參數進行適性化處理，包括首先生成 對應于新音色的參數，然后再選擇性的執行依據音色組合條件更改其余音色 及參數的處理程序，或者選擇性的執行依據調整后音色及參數修正其余音色 的參數的處理程序，然后重新產生新MIDI文件餓整體音色及參數，再傳回 給文件解析模塊110，最后再轉交播放模塊120依據新MIDI文件的音色和 參數進行播放。基本上本發明所提出的適性調整模塊160的技術概念是起因于原始 MIDI文件10中的音色和參數乃是經過專業人士編曲所得到的結果，而以往 為了滿足一般使用者在進行播放時可以享受到更多樣的音色變化，于是通常 會允許使用者在播放前對音色進行調整，然而卻忽略了與其它音色和參數之 間的協調性，因此單純調整音色的結果將會容易造成整體音樂在播放上產生 不協調性，此一不協調性主要來自于下列幾種情況1、 每種音色理論上均有其適當對應的參數，因此單純調整音色而不調 整參數，將造成參數在播放時的不協調。2、 調整單一音色，卻產生與其它音色組合上的不協調。3、 調整單一音色，雖與其它音色可搭配組合，但是其余音色所對應的 參數在未經過修正的前提下，仍然可能產生不協調。基于上述因素，若是僅提供使用者調整音色就直接進行播放，則整體音 樂的不協調性和播放效果不佳是可以被預期的，因此只要使用者有進行音色 調整，就必須要經過適性調整模塊160的處理，才能夠確保整體音樂的協調 性和播放效果。至于詳細適性調整模塊160的適性化處理過程將于稍后通過 方法流程并配合其它圖式進一步說明。事實上，為了能夠提供使用者進行前面所述的音色調整及播放設定，在 播放系統IOO之外通常會提供一個控制接口 140，即所謂的使用者操作接口， 讓使用者可以進行相關設定。以圖4和5為例，所顯示的即是通過控制接口 140來進行音色調整的示意，在圖4中顯示一開始音色調整模塊150自文件 解析模塊110接收MIDI文件10的整體音色和參數后所呈現的控制接口態 樣，由圖中可知每個音軌(圖中顯示此MIDI文件IO具有三個音軌)都會有 一個獨立的控制區，每個控制區中至少包含音軌名稱290，如主旋律音樂、 伴奏音樂、背景音樂；音色區291，用來對音色調整模塊150直接進行音色 方面的設定，在控制接口 140中是以音色所對應的樂器圖片作為顯示供使用 者選取調整，此樂器圖片可以儲存在音色數據庫130中當音色被使用時被獲 取顯示于對應音色區291;以及播放設定區292，用來提供使用者對播放模 塊120直接進行如靜音、獨奏及音量的播放設定，事實上控制接口 140 (含 控制區)的設計態樣本發明并未作任何限定，可以依照實際上不同的需求或 者可提供控件目來進行不同的設計。而圖5中，則可以發現主旋律音樂的音 色區291由原先的小喇叭音色調整為大提琴，顯示使用者調整了主旋律音樂 的音色，因此必須針對此一音色調整進行適當的適性化處理。參見圖6，本發明具體實施例的流程如下首先，自播放系統100外部 加載MIDI文件10進行解析以取得整體音色及參數(步驟200)，此部分主 要是通過文件解析模塊IIO依照MIDI文件IO所具有的格式內容來實現解析 過程，所得到的音色及參數可以通過控制接口 140作如圖4的顯示；接著由 音色調整模塊150接收所有的音色及參數，并判斷音色是否有調整？(步驟 210)如果沒有產生任何調整，則直接進入到步驟260處將于稍后說明，反 之如果音色產生調整時，則音色調整模塊150會依照使用者所選擇的音色來 調整對應音軌的音色及更新控制接口 140中的顯示狀態如圖5所示；然后進 入到適性化處理步驟，此時將由適性調整模塊160接手所有的音色及參數(包 含使用者已經調整的音色)。整個適性調整模塊160的適性化處理步驟，將同時參考圖7的適性調整 模型300進行說明。首先，我們假設使用者對如圖8所示的MIDI文件10 的音軌1作出音色調整的動作(由音色1調整為音色8)，因此經過音色調整 模塊150后會對音軌1進行調整音色400的動作，于是原本音軌1中的(音 色1，參數1)會被調整為(音色8，參數1)，其余音色及參數不變，然后 傳送所有音色和參數給適性調整模塊160進行適性化處理步驟。首先，適性化處理的第一個步驟是在步驟220處對使用者所調整的音色 進行對應參數的調整，由于先前音色調整模塊150僅對音色進行調整，若是 未對對應參數進行調整恐怕會產生播放上的不協調，因此在此必須對新音色 (音色8)的參數先進行調整，調整的依據主要是依據前、后音色差異來生
成調整后的參數，由圖7可知，所有的音色310在適性調整模塊160中事先 被依照音色屬性被區分為不同的類別320，不同類別320中的音色基本上被 設定參數具有某種程度上的播放差異以滿足不同音色的播放需求，以前述的 調整音色400動作為例，音色1屬于類別1、音色8屬于類別2，因此在步 驟220時適性調整模塊160會對調整后的音色8進行調整參數410的動作， 由圖9中可知此時音軌1中的音色8所具有的參數由原先的參數1被調整為 參數8。完成步驟220之后，適性調整模塊160進一步進入到步驟230判斷所有 音色組合是否會產生不協調的狀況，此部分主要是根據圖7中的組合條件更 改模型330來實現的，在此模型中預先設定容易產生不協調的音色組合條件， 由于每個音色310都有其所屬的類別320，因此通過各個音色310所屬的類 別320組合便可決定其音色組合，判斷時會以使用者所調整的音色8為不更 動為前提來判斷其余音色(音色2及音色3)是否符合音色組合條件？如果 符合則繼續下一步驟240，否則則依照組合條件更改模型330中的設定來更 改其余音色及參數420。以圖10為例，可以發現經過調整音色后音色8與音 色2及音色3的組合無法通過組合條件更改模型330的條件，因此必須執行 更改其余音色及參數420的動作以使最后整體的音色及參數能夠符合協調性 的要求，在此例中組合條件更改模型330將原先音軌2的音色及參數更改為 音色4及參數4，將原先音軌3的音色及參數更改為音色5及參數5，調整 完畢之后即直接進入到步驟250重新產生新MIDI文件(包含整體新的音色 及參數)給文件解析模塊110轉交播放模塊120等待播放。產生音色更改的 部分同樣會通過控制接口 140顯示對應音色的樂器圖片供使用者知悉。若在步驟230處確認音色組合無不協調的問題，則仍然必須進入到步驟 240處對其余音色所具有的參數進行部分修正，以改善可能存在的不協調問 題。此部分主要是通過適性調整模塊160中的音色參數修正模型340來實現 的，此模型中建立有不同參數之間的對應關系。這里的修正主要系依據使用 者調整后的音色8及參數8，來進行其余音色之參數的修正。如圖11所示， 當在步驟230時確認音色8與音色2及音色3的音色組合無問題后，便必須 執行修正其余音色的參數430的動作，將原先音色2的參數修正為參數2-1， 將原先音色3的參數修正為參數3-1，使得音色2及音色3能夠充分配合使 用者所調整之音色8的參數8，因此能夠在整體音樂播放上達到協調性。完
成步驟240后，即進入到步驟250重新產生新MIDI文件(包含整體新的音 色及參數)給文件解析模塊110轉交播放模塊120等待播放。此時判斷使用者是否有通過控制接口 140對播放設定進行設定？(步驟 260)如果沒有則以預設的播放設定依照所得到的整體音色自音色數據庫130 中獲取對應音色并依照參數進行新MIDI文件的播放(步驟270);反之如果 使用者有進行相關播放設定的話，則以新的播放設定自音色數據庫130中獲 取對應音色然后依照參數進行新MIDI文件的播放(步驟280)。最后，完成整個適性化MIDI文件播放過程。需注意的是，本發明在適 性調整模塊160中所建立的適性調整模型300主要強調可建立一套音色組合 及參數組合的適性化調整模型，實際模型內涵可以依照熟悉該項技藝者的專 業知識進行適當的模型調整，并不以本案中所述的為限。熟悉此項技藝者也 可輕易推知，當在某些更為復雜的適性調整環境下，此適性調整模型300也 可以增加對不同音軌權重的考慮，使得使用者在對不同權重音軌的音色及參 數進行調整時會進一步影響到其余音色及參數的設定，讓整個適性化效果更 為顯著，在此也不對此作任何限定。因此舉凡能夠作為適性化調整考慮的因 素均可適當被增加至適性調整模塊160中，使得最終能夠達到即使是一般使 用者調整后的MIDI文件在最終播放上均能夠呈現一定的專業性和協調性。
權利要求
1、一種適性化MIDI播放系統，其特征在于該系統包括用來儲存各種音色的音色數據庫、用來加載MIDI文件進行解析以取得整體音色及參數的文件解析模塊、用來在音色產生調整時，根據前后音色差異生成調整后的參數的音色調整模塊、用來在生成調整后之參數后，依據音色組合條件更改其余音色及參數，或依據調整后音色及參數修正其余音色的參數，以重新產生新MIDI文件的整體音色及參數的適性調整模塊、用來獲取對應音色并依據參數播放新MIDI文件的播放模塊，所述文件解析模塊分別接入音色調整模塊和播放模塊，所述音色調整模塊接入適性調整模塊，所述適性調整模塊接入文件解析模塊，所述音色數據庫與播放模塊相接。
2、 根據權利要求1所述的一種適性化MIDI播放系統，其特征在于該 系統還包括讓使用者可以進行相關設定的控制接口 。
3、 一種應用在權利要求1所述的適性化MIDI播放系統的方法，其特征 在于該方法包括以下步驟200)首先，自播放系統外部加載MIDI文件進行解析以取得整體音色及 參數；210)接著由音色調整模塊接收所有的音色及參數，并判斷音色是否有 調整？如果沒有產生任何調整，則直接進入到步驟250)，反之如果音色產生 調整時，則音色調整模塊會依照使用者所選擇的音色來調整對應音軌的音 色，然后進入到適性化處理步驟；250)重新產生新MIDI文件，包含整體新的音色及參數，給文件解析模 塊轉交播放模塊等待播放。
4、 根據權利要求3所述的適性化MIDI播放方法，其特征在于所述步 驟210)中的適性化處理步驟的具體步驟如下220)對使用者所調整的音色進行對應參數的調整，根據前、后音色差 異來生成調整后的參數；230)判斷所有音色組合是否會產生不協調的狀況，如果否則進至步驟 240)，如果是則調整音色及參數，調整完畢之后即直接進至步驟250);240)對其余音色所具有的參數進行部分修正，然后進至步驟250)。
5、根據權利要求3或4所述的適性化MIDI播放方法，其特征在于所述步驟250)之后還包括有步驟260)此時判斷使用者是否有通過控制接口對播放設定進行設定？如果 否則進至步驟270)，是則進至步驟280);270)以預設的播放設定依照所得到的整體音色自音色數據庫中獲取對 應音色并依照參數進行新MIDI文件的播放；280)如果使用者有進行相關播放設定的話，則以新的播放設定自音色 數據庫中獲取對應音色然后依照參數進行新MIDI文件的播放。
全文摘要
一種適性化MIDI播放系統及其方法，該系統包括音色數據庫、文件解析模塊、音色調整模塊、適性調整模塊、播放模塊，文件解析模塊分別接入音色調整模塊和播放模塊，音色調整模塊接入適性調整模塊，適性調整模塊接入文件解析模塊，音色數據庫與播放模塊相接。本發明使得調整過音色的MIDI文件能夠經過一些適性化處理，讓整體音樂播放上更具協調性。
文檔編號G10H1/00GK101159132SQ20071001915
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月22日 優先權日2007年11月22日
發明者董綸書, 陳淮琰 申請人:無敵科技(西安)有限公司