交互性的音樂伴奏的方法和設(shè)備的制作方法

專利名稱：交互性的音樂伴奏的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種音樂伴奏系統(tǒng)，特別涉及一種對(duì)應(yīng)不同演唱者調(diào)節(jié)樂音參數(shù)的音樂伴奏系統(tǒng)。
一音樂伴奏設(shè)備，通常稱作卡拉OK機(jī)，重放歌曲的樂譜或伴奏樂。這使得使用者或演唱者能夠?qū)?yīng)恰當(dāng)?shù)囊魳费莩獦非母柙~。一般地，歌詞和樂曲的伴奏都存儲(chǔ)在同一介質(zhì)中。例如，圖一表示一個(gè)傳統(tǒng)的卡拉OK機(jī)100，其包括光盤播放機(jī)102、視頻信號(hào)產(chǎn)生器104、視頻顯示器106、音樂伴奏信號(hào)產(chǎn)生器108、揚(yáng)聲器110、麥克風(fēng)112以及混合器114。當(dāng)使用者將光盤116插入光盤播放機(jī)102中時(shí)，卡拉OK機(jī)100開始運(yùn)行，光盤116中包含有視頻或歌詞信號(hào)(未示出)以及音頻或伴奏信號(hào)(未示出)。視頻信號(hào)產(chǎn)生器104從光盤116中提取視頻信號(hào)，并且將提取的視頻信號(hào)作為歌曲的歌詞顯示在視頻顯示器106上。伴奏信號(hào)產(chǎn)生器108從光盤116中提取視頻信號(hào)，并且將其發(fā)送到混合器114。演唱者基本上同時(shí)對(duì)著麥克風(fēng)112演唱顯示在視頻顯示器104上的歌詞，麥克風(fēng)將歌聲轉(zhuǎn)換為表示歌聲的電聲信號(hào)118。電聲信號(hào)118被發(fā)送到混合器114?；旌掀?14將音頻信號(hào)和電聲信號(hào)118組合，并向揚(yáng)聲器110輸出組合的聲音信號(hào)120，從而產(chǎn)生音樂。
然而，卡拉OK機(jī)100只是如實(shí)地再現(xiàn)存儲(chǔ)的音樂伴奏，包括音拍。音拍被規(guī)定為音樂的節(jié)拍，表示歌唱或音樂伴奏中基本音調(diào)有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)。這迫使用戶或演唱者與存儲(chǔ)在光盤(或其它允許的介質(zhì)-如個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器)上的固定的或預(yù)先存儲(chǔ)的音樂伴奏參數(shù)協(xié)調(diào)。如果演唱者不能跟上固定的音拍，那么他將不能與音樂伴奏同步。因此，演唱者必須調(diào)整他的音拍以適應(yīng)存儲(chǔ)的音樂固定音拍。所以，人們期望調(diào)整存儲(chǔ)的音樂參數(shù)以適應(yīng)演唱者的演唱風(fēng)格。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和目的將通過說明來部分地描述或通過實(shí)踐本發(fā)明來掌握。借助于各元素和組合，尤其是附屬權(quán)利要求中指出的元素和組合可以實(shí)現(xiàn)和達(dá)到本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和目的。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和本發(fā)明的目的，如此處所表現(xiàn)的和主要描述的，本發(fā)明的系統(tǒng)根據(jù)由用戶建立的音拍處理音樂伴奏文件。按照本發(fā)明的處理音樂伴奏文件的方法，由處理器執(zhí)行的步驟包括選擇用于處理的音樂伴奏文件和將具有特征音拍的聲音轉(zhuǎn)換成表示特征音拍的電信號(hào)。該處理過程將音樂伴奏文件的音拍改變從而與由電信號(hào)表示的特征音拍匹配，且輸出電信號(hào)和音樂伴奏文件。
本發(fā)明的用于處理存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中音樂伴奏文件的設(shè)備，包括第一控制器，用于從存儲(chǔ)器中提取所選擇的音樂伴奏文件；一個(gè)麥克風(fēng)，用于將具有特征音拍的聲音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；一分析器，用于對(duì)電信號(hào)濾波并識(shí)別特征音拍；從而，一第二控制器，將音樂伴奏文件的音拍與特征音拍匹配。
按照本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)適用介質(zhì)，該介質(zhì)具有計(jì)算機(jī)可讀代碼，該代碼用于處理在樂器數(shù)字接口(MIDI)控制器中的數(shù)據(jù)；該計(jì)算機(jī)適用介質(zhì)包括一選擇模塊，用于選擇由第一控制器處理的MIDI格式的音樂伴奏文件；一分析模塊；用于將具有特征音拍的外部聲音轉(zhuǎn)換為表示特征音拍的電信號(hào)；一控制處理模塊，用于加速或減速音樂伴奏文件的音拍以與特征音拍匹配。
在本說明書中采用并構(gòu)成說明書的一部分的附圖，結(jié)合文字說明一起描述了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例，并解釋了本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)和原理。其中

圖1是傳統(tǒng)卡拉OK機(jī)的示意圖。
圖2是本發(fā)明的音樂伴奏系統(tǒng)的示意圖。
圖3是本發(fā)明的處理伴奏音樂的方法的流程圖。
圖4是圖2所示的聲音分析器的示意圖。
圖5是由圖4所示的噪聲消除器完成的消除超標(biāo)噪聲的方法的流程圖。
圖6是輸入到聲音分析器的典型波形輪廓圖。
圖7是本發(fā)明將估算的歌聲信號(hào)分段的一種方法的流程圖。
圖8是本發(fā)明將估算的歌聲信號(hào)分段的另一種方法的流程圖。
圖9A、9B是本發(fā)明將音樂伴奏信號(hào)的音拍改變的模糊邏輯操作的流程圖。
圖10是用于確定伴奏信號(hào)是否與圖9段位置匹配的模糊邏輯成員函數(shù)(Fuzzy logic membership function)的波形圖。
圖11是圖9中用于確定加速是否充分的模糊邏輯成員函數(shù)的波形圖。
下面將要參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例。說明書中所包含的和附圖中所示的全部?jī)?nèi)容將作示意性解釋而不起限制作用。
本發(fā)明的方法和裝置能夠改變音樂伴奏的音拍，從而使音樂伴奏的音拍與演唱者的自然音拍匹配。這種改變主要通過探測(cè)演唱者演唱歌曲的一部分所花費(fèi)的時(shí)間(例如演唱一個(gè)詞所花費(fèi)的時(shí)間)并將該時(shí)間與預(yù)先編程的演唱那部分歌曲的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)比較結(jié)果，音樂伴奏機(jī)將音樂伴奏的音拍調(diào)整為與演唱者的音拍匹配。
圖2所示是按照本發(fā)明構(gòu)成的音樂伴奏系統(tǒng)200。音樂伴奏系統(tǒng)200包括控制器202、音樂伴奏存儲(chǔ)器204、麥克風(fēng)206、聲音分析器208、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)MIDI控制器210和揚(yáng)聲器212。
在優(yōu)先實(shí)施例中，音樂伴奏存儲(chǔ)器204位于個(gè)人計(jì)算機(jī)的ROM部分、個(gè)人計(jì)算機(jī)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或某些等效存儲(chǔ)介質(zhì)中。構(gòu)成控制器202的可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，且在某種程度上取決于音樂伴奏存儲(chǔ)器204的介質(zhì)。本領(lǐng)域技術(shù)人員按照這里所教授的方法可以組成音樂伴奏系統(tǒng)200裝置的硬件實(shí)施例，而在優(yōu)先實(shí)施例中，該裝置是由安裝在個(gè)人計(jì)算機(jī)主控制器202上的軟件模塊實(shí)現(xiàn)的。
圖3是音樂伴奏系統(tǒng)200操作的流程圖300。首先，演唱者選擇一首歌曲(步驟302)。根據(jù)這個(gè)選擇，控制器202從音樂伴奏存儲(chǔ)器204提取包含以MIDI格式存儲(chǔ)的音樂伴奏信息的預(yù)存文件，且使該文件存儲(chǔ)在MIDI控制器210可存儲(chǔ)訪問器中(步驟304)。例如，控制器202從存儲(chǔ)在主個(gè)人計(jì)算機(jī)的ROM(音樂伴奏存儲(chǔ)器204)中的多個(gè)音樂伴奏信息文件中提取被選的音樂伴奏信息文件，并在主個(gè)人計(jì)算機(jī)的RAM(未示出)中存儲(chǔ)該音樂伴奏信息。該RAM可與控制器202或MIDI控制器210相連。演唱者對(duì)著麥克風(fēng)206演唱被選音樂伴奏的歌詞。麥克風(fēng)206將歌聲轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以輸送給聲音分析器208(步驟306)。
從麥克風(fēng)206輸出的電信號(hào)包含不期望有的背景噪聲-如來自揚(yáng)聲器212的噪聲。為了消除不期望有的噪聲，如下面將要描述的，聲音分析器208對(duì)電信號(hào)進(jìn)行濾波(步驟308)。另外，聲音分析器208將電信號(hào)分段以識(shí)別演唱者歌聲的音拍。MIDI控制器210從可訪問存儲(chǔ)器中檢索到的音樂伴奏信息文件(步驟310)。步驟310基本上同時(shí)與步驟306和步驟308并行進(jìn)行。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)MIDI控制器210利用已識(shí)別的歌聲的音拍來改變音樂伴奏信號(hào)的參數(shù)從而使音樂伴奏信號(hào)的音拍與歌聲信號(hào)的音拍匹配(步驟312)。被選歌曲的伴奏MIDI文件全部預(yù)存儲(chǔ)在例如主個(gè)人計(jì)算機(jī)RAM中，并且其可以在重放期間由MIDI控制器210實(shí)時(shí)地存取。這樣，音拍的改變不會(huì)干擾樂曲的傳送。換言之，音拍的改變不影響音樂的流暢。
為了使音樂的音拍與演唱者的音拍匹配，本發(fā)明的裝置能夠確定演唱者歌聲的音拍。圖4為聲音分析器208的結(jié)構(gòu)圖，該聲音分析器能夠確定演唱者的音拍。聲音分析器208能夠確定演唱者演唱歌曲的自然音拍，并且它包括一噪聲消除器402以將演唱者演唱的聲音與其它不期望的背景噪聲分離和一分段器404以確定演唱者演唱一部分歌曲(如一個(gè)詞)的時(shí)間。
噪聲消除器402具有濾除不期望的聲音的功能，以便只采用演唱者的歌聲確定音拍。不期望的聲音被消除是必要的，因?yàn)榻邮掌魅琨溈孙L(fēng)206不僅可以拾取由演唱者產(chǎn)生的噪聲，而且可以拾取由其它源如406位于演唱者較近位置的音樂伴奏系統(tǒng)200的左、右聲道揚(yáng)聲器產(chǎn)生的噪聲。噪聲歌聲信號(hào)一般由噪聲消除器402處理。在處理完成后，噪聲消除器402輸出一估算歌聲信號(hào)408。分段器404利用該估算歌聲信號(hào)408來確定演唱者歌聲的音拍。分段器404輸出附帶在估算歌聲信號(hào)408上的表示演唱者歌聲的自然音拍的段位置信息。含有附帶段位置信息的估算歌聲信號(hào)408在圖4中被標(biāo)志為段位置估算歌聲信號(hào)410。
圖5是表示噪聲消除器402的操作的流程圖500。首先，噪音歌聲信號(hào)406被輸入到噪聲消除器402(步驟502)。噪音歌聲信號(hào)406包括實(shí)際的歌聲信號(hào)，由SA[n]表示；左揚(yáng)聲器聲道噪聲和右揚(yáng)聲器聲道噪聲，這里由麥克風(fēng)206接收到的總噪聲由n0[n]表示。這里點(diǎn)[n]是沿時(shí)間軸上的某一點(diǎn)。這個(gè)組合聲音可由下式表示S0[n]=SA[n]+n0[n](公式1)第二步，噪聲消除器402去除超標(biāo)噪聲(步驟504)。如果假定作為左揚(yáng)聲器聲道噪聲和右揚(yáng)聲器聲道噪聲發(fā)射的不期望的信號(hào)由n1[n]表示(n1[n]信號(hào)等于揚(yáng)聲器在源(揚(yáng)聲器)處產(chǎn)生的實(shí)際噪聲)，而n0[n]信號(hào)等于在麥克風(fēng)處的揚(yáng)聲器噪聲，即噪聲在經(jīng)過揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)之間的路徑后還應(yīng)包括路徑長(zhǎng)度上揚(yáng)聲器噪聲的衰減，則噪音歌聲信號(hào)406中超標(biāo)部分可以表示為y[n]=∑h[i]n1[n-i](公式2)其中i=0到N-1，和
H[z]=Z{h[n]}(公式3)這里公式3表示噪聲消除器402的估算參數(shù)。函數(shù)h[i]表示從噪聲的源(如揚(yáng)聲器)到麥克風(fēng)之間路徑上揚(yáng)聲器噪聲的變化。故而，h[i]表示路徑的濾波器效果。在超標(biāo)聲音被噪聲消除器402去除之后，其輸出由Sc[n]表示的估算歌聲信號(hào)408，這里Sc[n]=S0[n]-y[n]，Sc[n]是在沒有超標(biāo)噪聲的情況下的演唱者歌聲的估算。實(shí)際歌聲與估算歌聲信號(hào)408之間的誤差定義為e[n]e2[n]=(SA[n]-SC[n])2(公式4)噪聲消除器402是根據(jù)所期望的實(shí)際歌聲與估算歌聲信號(hào)408之間的最小誤差設(shè)計(jì)的。誤差由e[n]表示。噪聲消除器402的參數(shù)是由迭代計(jì)算得到的對(duì)于i等于0到N-1，且0＜η＜2，進(jìn)行迭代運(yùn)算直到誤差最小。η是系統(tǒng)學(xué)習(xí)(system learning)參數(shù)，由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者預(yù)置。這使估算歌聲信號(hào)408(Sc[n])輸出到分段器404(步驟506)。
分段器404用于區(qū)分時(shí)間軸上的各個(gè)所唱歌詞的位置。例如，圖6表示可能的歌唱聲波輪廓600。聲波輪廓600包括歌詞602、604等。例如，歌詞604開始于對(duì)應(yīng)于歌詞602結(jié)束位置的第一位置606，且結(jié)束于對(duì)應(yīng)于下一歌詞(未示出)起始位置的第二位置608。分段器404利用多種不同方法在時(shí)間軸上確定各個(gè)歌詞的第一和第二位置606和608。例如，可以利用能量包絡(luò)方法和非線性信號(hào)矢量分析法。
圖7表示分段器404利用能量包絡(luò)方法的流程圖700。如波形輪廓600所示，歌詞602、604等是連續(xù)的。這些詞由邊界區(qū)域分成段，其中邊界區(qū)域是第一和第二位置606和608的最鄰近區(qū)域，該區(qū)域有一明顯的能級(jí)凹陷，其后跟隨著能量上升。因此，通過檢測(cè)能量的變化可以確定分段位置。假定波形輪廓600由x[n]表示，其中x[n]等于SA[n]，則分段位置由流程圖700概述的過程來確定。首先，利用估算歌聲信號(hào)408確定具有2N+1長(zhǎng)度的一滑動(dòng)窗口(sliding window)，如下所示(步驟702)
其中N是由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者預(yù)置的時(shí)間值。這樣，隨著時(shí)間的推移具體點(diǎn)的能量被確定為E[n]=[1／(2N+1)]∑︱W[i]·x[n-1]｜，i=-N到+N(公式7)下一步，當(dāng)能量信號(hào)增長(zhǎng)超過一預(yù)定閾值時(shí)確定段的第一位置606(步驟704)。換言之，當(dāng)公式7比一個(gè)預(yù)定閾值大時(shí)，歌詞604開始于位置n。當(dāng)T1·(E[n+d])小于或等于E[n]時(shí)以及E[n+d]小于或等于T2·(E[n+2d])時(shí)，分段位置被確定。T1和T2是0到1之間的常數(shù)，d是由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者預(yù)定的間隔。T1、T2和d是為歌曲預(yù)先確定的。分段位置被輸出到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)MIDI控制器210。時(shí)間位置信息附加在估算歌聲信號(hào)上并作為時(shí)間位置估算歌聲信號(hào)410從分段器404輸出(步驟708)。
圖8所示流程圖800表示利用非線性信號(hào)矢量分析法確定分段位置。首先，利用預(yù)先記錄的測(cè)試歌聲信號(hào)x[n]，一矢量定義為(步驟802)X[n]={x[n]，x[n+1]，…，x[n-N]，x[n]·x[n]，x[n]·x[n-1]，…，x[n-N]·x[n-N]}T(公式8)X[n]是歌聲信號(hào)構(gòu)成的矢量。分段特征定義為(步驟804)Z[n]=1分段位置(公式9)0未分段位置下一步，估算函數(shù)定義為(步驟806)ex[n]=αT·X[n](公式10)其中ex[n]是分段位置的估計(jì)量，αT是常矢量。代價(jià)函數(shù)(cost function)定義為其中E代表其有關(guān)音域的函數(shù)的期望值。關(guān)于函數(shù)期望值的更多的信息參見A．Papoulis的《概率、隨機(jī)變量與統(tǒng)計(jì)處理》，Megraw-Hill，1984。利用Wiener-Hopf公式對(duì) 進(jìn)行最小化，Wiener-Hopf公式例如α=R-1β(公式12)R=E{X[n]·XT[n]}和β={Z[n]·X[n]}(公式13)關(guān)于Wiener-Hopf公式的更多的信息參見N．Kalouptisidis等的《自適應(yīng)系統(tǒng)識(shí)別和信號(hào)處理算法》，Prentice-Hall，1993。將不同演唱者演唱的不同歌曲作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)(training data)來記錄以便獲取α、β和R。上面所述的信號(hào)的分段位置Z[n]首先由程序器確定。公式12和公式13用來計(jì)算α。得到α后，利用公式10計(jì)算估計(jì)函數(shù)ex[n]。則分段位置定義為
分段位置=是若︱ex[n]-1︱≤ε(公式14)否其它情況其中ε是置信度系數(shù)(步驟808)。分段位置附加在估算歌聲信號(hào)上并輸出給實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)MIDI控制器210(步驟810)。
總之，非線性信號(hào)矢量分析法使用配置的多個(gè)預(yù)先記錄的檢測(cè)歌聲信號(hào)利用公式8得到矢量X[n]。聽者首先識(shí)別檢測(cè)信號(hào)的分段位置并得到Z[n]值。利用公式12和13計(jì)算α、β和R。一旦α、β和R計(jì)算出來，利用公式11和公式14能夠確定歌聲信號(hào)的分段位置。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)MIDI控制器210利用由聲音分析器208識(shí)別的分段位置來加速或減速存儲(chǔ)在可被MIDI控制器210訪問的存儲(chǔ)器中的伴奏音樂。
音樂伴奏信息最好是以MIDI格式存儲(chǔ)在音樂伴奏存儲(chǔ)器204中。如果，音樂伴奏信息不是以MIDI格式存儲(chǔ)，則在將音樂伴奏信息存儲(chǔ)在可被MIDI控制器210訪問的存儲(chǔ)器中之前需要MIDI轉(zhuǎn)換器(未示出)將音樂伴奏信號(hào)轉(zhuǎn)換為MIDI相容的格式。
實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)MIDI控制器210在Alvin Wen-Yu SU等共同進(jìn)行申請(qǐng)的說明書-實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)MIDI控制的方法和裝置(申請(qǐng)?zhí)朹__，申請(qǐng)的日期與本申請(qǐng)相同，這里公開引用以作參考)中有更充分的描述。具體而言，該被轉(zhuǎn)換的MIDI信號(hào)和音樂伴奏信號(hào)被輸入到軟件控制子程序。該軟件控制子程序利用模糊邏輯控制原理來加速或減速音樂伴奏信號(hào)的音拍，從而達(dá)到與轉(zhuǎn)換歌聲信號(hào)的音拍匹配。圖9的流程圖900表示軟件控制子程序是如何調(diào)整音拍的。首先，軟件控制子程序測(cè)定分段位置(步驟902)。圖10代表分段位置P[n]的曲線圖。軟件控制子程序識(shí)別測(cè)定的位置并確定P[n]是否太靠后了(步驟904)。如果P[n]太靠后了，則音樂伴奏信號(hào)接收到很大的正加速信號(hào)(步驟906)；否則確定P[n]是否太靠前了(步驟908)，如果P[n]太靠前了，則音樂伴奏信號(hào)接收到很大的負(fù)加速信號(hào)(步驟910)。如果P[n]不是很靠前或很靠后，則Q[n]定義為P[n]-P[n-1]，Q[n]被測(cè)定(步驟912)。圖11表示Q[n]曲線圖。下一步，軟件控制子程序確定是否P[n]落后和Q[n]是否快速向前匹配(步驟914)。如果P[n]是落后和Q[n]是快速向前匹配的，則初始的正加速度值被大幅度提高(步驟916)。否則，進(jìn)一步確定P[n]是否是落后的以及Q[n]是否是緩慢向前匹配的(步驟918)。如果P[n]是落后和Q[n]是緩慢向前匹配的，則初始的正加速度值提高(步驟920)。否則，進(jìn)一步確定P[n]是否是落后的以及Q[n]是否是沒有變化的(步驟922)。如果P[n]是落后和Q[n]是沒有變化的，則初始的正加速度值被稍微提高(步驟924)。否則，進(jìn)一步確定P[n]是否是落后的以及Q[n]是否是緩慢向后匹配的(步驟926)。如果P[n]是落后和Q[n]是緩慢向后匹配的，則正加速度值不變(步驟928)。否則，進(jìn)一步確定P[n]是否是落后的以及Q[n]是否是快速向后匹配的(步驟930)。如果P[n]是落后和Q[n]是快速向后匹配的，則初始的正加速度值被降低(步驟932)。否則，進(jìn)一步確定P[n]是否是超前的以及Q[n]是否是緩慢向前匹配的(步驟934)。如果P[n]是超前的和Q[n]是緩慢向前匹配的，則初始的負(fù)加速度值不變化(步驟936)。否則，進(jìn)一步確定P[n]是否是超前的以及Q[n]是否是不變化的(步驟938)。如果P[n]是超前的和Q[n]是不變化的，則初始的負(fù)加速度值稍微增加(步驟940)。否則，進(jìn)一步確定P[n]是否是超前的以及Q[n]是否是緩慢向后匹配的(步驟942)。如果P[n]是超前的和Q[n]是緩慢向后匹配的，則初始的負(fù)加速度值增加(步驟944)。否則，進(jìn)一步確定P[n]是否是超前的以及Q[n]是否是快速向后匹配的(步驟946)。如果P[n]是超前的和Q[n]是快速向后匹配的，則初始的負(fù)加速度值大幅度增加(步驟948)。否則，進(jìn)一步確定P[n]是否是超前的以及Q[n]是否是快速向前匹配的(步驟950)。如果P[n]是超前的和Q[n]是快速向前匹配的，則初始的負(fù)加速度值降低(步驟952)。一旦音樂伴奏信號(hào)的音拍與轉(zhuǎn)換的MIDI信號(hào)匹配了，則演奏音樂的信號(hào)輸出到揚(yáng)聲器212(步驟954)。
雖然上述公開內(nèi)容是根據(jù)演唱者的音拍改變音樂伴奏文件，其也可以用于任意外部信號(hào)-如樂器、揚(yáng)聲器、自然界聲音。唯一需要的是外部信號(hào)具有可識(shí)別的音拍或可識(shí)別的分段位置。
對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，很明顯的是在不脫離本發(fā)明的范圍和要旨的情況下，能對(duì)本發(fā)明的方法和優(yōu)先實(shí)施例的構(gòu)造作不同修改和變更。參照這里公開的本說明書和本發(fā)明的實(shí)踐，本發(fā)明的其它實(shí)施例對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員也是清楚的。說明書和實(shí)例僅作示例，而本發(fā)明的真正范圍和要旨如下面的權(quán)利要求所述。
權(quán)利要求
1．一種處理音樂伴奏文件的方法，包括由處理器執(zhí)行的步驟有選擇用于處理的音樂伴奏文件；將具有特征音拍的聲音轉(zhuǎn)換為表示特征音拍的電信號(hào)；將音樂伴奏文件的樂曲音拍改變以與電信號(hào)表示的特征音拍匹配；輸出電信號(hào)和音樂伴奏文件。
2．一種處理存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的音樂伴奏文件的裝置，包括第一控制器，用于從存儲(chǔ)器中提取所選擇的音樂伴奏文件；麥克風(fēng)，用于將具有特征音拍的聲音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；分析器，用于將該電信號(hào)濾波和識(shí)別特征音拍；第二控制器，用于將音樂伴奏文件的樂曲音拍與特征音拍匹配。
3．一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括具有計(jì)算機(jī)可讀代碼的計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，用于處理在樂器數(shù)字接口(MIDI)控制器中的數(shù)據(jù)，該計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)包括一選擇模塊，其構(gòu)成用于由第一控制器選擇要處理的MIDI格式的音樂伴奏文件；一分析模塊，其構(gòu)成用于將具有特征音拍的外部聲音轉(zhuǎn)換為表示特征音拍的電信號(hào)；以及一控制處理模塊，其構(gòu)成用于將音樂伴奏文件的樂曲音拍加速以與特征音拍匹配。
4．一種處理音樂伴奏文件的方法，包括由處理器執(zhí)行的步驟有選擇用于處理的音樂伴奏文件；將演唱者演唱的歌聲轉(zhuǎn)換為表示歌聲音拍的電歌聲信號(hào)；將音樂伴奏文件的樂曲音拍改變以與該電歌聲信號(hào)表示的歌聲音拍匹配；以及將該電歌聲信號(hào)和音樂伴奏文件作為歌曲輸出。
5．如權(quán)利要求4所述的方法，其中轉(zhuǎn)換步驟包括將電歌聲信號(hào)濾波以消除不期望的背景噪聲；和將濾波后的信號(hào)分段以識(shí)別歌聲音拍。
6．如權(quán)利要求5所述的方法，其中濾波步驟包括根據(jù)背景噪聲源與麥克風(fēng)之間背景噪聲的路徑消除不期望的背景噪聲；根據(jù)估算的背景噪聲對(duì)電歌聲信號(hào)進(jìn)行濾波；和根據(jù)濾波后的電歌聲信號(hào)輸出估算的歌聲信號(hào)。
7．如權(quán)利要求6所述的方法，其中生成濾波器的步驟包括建立學(xué)習(xí)參數(shù)從而使電歌聲信號(hào)的實(shí)際歌聲信號(hào)部分與估算歌聲信號(hào)之間的誤差最小。
8．如權(quán)利要求5所述的方法，其中分段步驟包括測(cè)量該被濾波信號(hào)的能量；識(shí)別當(dāng)測(cè)定的能量上升超過一預(yù)定閾值時(shí)的起始位置；和識(shí)別當(dāng)測(cè)定的能量下降低于一預(yù)定閾值時(shí)的結(jié)束位置。
9．如權(quán)利要求5所述的方法，其中分段步驟包括預(yù)存儲(chǔ)測(cè)試歌聲信號(hào)；利用預(yù)存儲(chǔ)測(cè)試歌聲信號(hào)生成矢量估計(jì)量；根據(jù)測(cè)試信號(hào)定義矢量分段位置；根據(jù)矢量估計(jì)量和矢量分段位置計(jì)算估算函數(shù)從而使代價(jià)函數(shù)最小；根據(jù)估算函數(shù)確定實(shí)際分段位置是否在一定置信度指標(biāo)內(nèi)。
10．如權(quán)利要求4所述的方法，其中改變樂曲音拍的步驟包括加速音樂伴奏文件的音拍。
11．如權(quán)利要求10所述的方法，其中加速步驟包括將電歌聲信號(hào)分段，以便根據(jù)分段位置識(shí)別歌聲音拍；測(cè)定分段位置；和確定使音樂伴奏文件與分段位置相符所必需的加速度值。
12．如權(quán)利要求11所述的方法，其中確定步驟包括確定分段位置是否為下列位置之一即太超前于音樂伴奏文件、超前于音樂伴奏文件、落后于音樂伴奏文件、太落后于音樂伴奏文件、匹配于音樂伴奏文件。
13．如權(quán)利要求12所述的方法，其中分段位置確定步驟包括當(dāng)確定分段位置為超前音樂伴奏文件、落后音樂伴奏文件和匹配音樂伴奏文件之一時(shí)，測(cè)定分段位置與相鄰的前面分段位置之間的差值。
14．一種處理存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的音樂伴奏文件的裝置，包括第一控制器，用于從存儲(chǔ)器中提取用戶所選擇的音樂伴奏文件；麥克風(fēng)，用于將用戶的歌聲轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；聲音分析器，用于對(duì)該電信號(hào)濾波和識(shí)別歌聲音拍；和第二控制器，用于將音樂伴奏文件的樂曲音拍與歌聲音拍匹配。
15．如權(quán)利要求14所述的裝置，其中該音樂伴奏文件采用MIDI格式。
16．如權(quán)利要求14所述的裝置，其中該聲音分析器包括噪聲消除器，用于從該電信號(hào)中消除不期望的背景噪聲；以及分段器，用于識(shí)別歌聲音拍。
17．一種處理存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的音樂伴奏文件的裝置，包括選擇音樂伴奏文件的裝置；從存儲(chǔ)器中提取音樂伴奏文件的裝置；將用戶的歌聲轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置；識(shí)別電信號(hào)的歌聲音拍的裝置；以及將音樂伴奏文件的樂曲音拍改變從而與歌聲音拍匹配的裝置。
18．如權(quán)利要求17所述的裝置，其中改變音樂伴奏文件的樂曲音拍的裝置包括用于將樂曲音拍加速的裝置。
19．一種根據(jù)表示用戶歌聲的電信號(hào)處理存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的音樂伴奏文件的裝置，包括聲音分析器，用于將電信號(hào)濾波和識(shí)別用戶歌聲的歌聲音拍；以及控制器，用于將音樂伴奏文件的樂曲音拍與歌聲的音拍匹配。
20．如權(quán)利要求19所述的裝置，其中該控制器包括用于將樂曲音拍加速以與歌聲音拍匹配的裝置。
21．一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括具有計(jì)算機(jī)可讀代碼的計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，用于處理在樂器數(shù)字接口MIDI控制器中的數(shù)據(jù)，該計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)包括一選擇模塊，其構(gòu)成用于選擇要被MIDI控制器處理的音樂伴奏文件；一分析模塊，其構(gòu)成用于將用戶的歌聲轉(zhuǎn)換為表示歌聲音拍的電信號(hào)；以及一控制處理模塊，其構(gòu)成用于將音樂伴奏文件的樂曲音拍加速以與歌聲音拍匹配。
全文摘要
一種處理音樂伴奏文件的音樂伴奏機(jī)器,其能夠改變存儲(chǔ)的音樂伴奏文件的音拍從而與用戶建立的音拍匹配。該機(jī)器利用聲音分析器識(shí)別用戶的音拍。該聲音分析器從超標(biāo)背景噪聲中分離出用戶的歌聲信號(hào),且將分段位置信息附加在表示演唱者所建立的音拍的該歌聲信號(hào)上。一MIDI控制器將音樂伴奏文件的樂曲音拍改變從而與用戶所建立的音拍相匹配。
文檔編號(hào)G10H1/26GK1205499SQ9711454
公開日1999年1月20日 申請(qǐng)日期1997年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月11日
發(fā)明者蘇文鈺, 張靖敏, 簡(jiǎn)良臣, 余德彰 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院