專利名稱：分析相對于旋律數(shù)據(jù)的演唱聲的卡拉ok評分裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種用于根據(jù)由一歌手伴隨卡拉OK音樂的樂器伴奏所發(fā)出的實際演唱聲來估測此卡拉OK歌手的歌唱技巧的卡拉OK評分裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于通過將歌手的實際演唱聲和一卡拉OK音樂的旋律作比較來檢測對該卡拉OK歌手的歌唱技巧評分所必需的評分數(shù)據(jù)的卡拉OK評分裝置。此實際演唱聲是隨著由一MIDI(樂器數(shù)字接口)音調(diào)發(fā)生器發(fā)生的卡拉OK音樂的伴奏一起發(fā)出聲音的。
傳統(tǒng)的卡拉OK裝置使用一樂音播放器，此播放器從一磁帶上再現(xiàn)卡拉OK音樂在該磁帶上以一模擬聲音信號記錄了卡拉OK音樂。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，磁帶由CD(緊致盤)或LD(激光盤)所代替。記錄在盤介質(zhì)上的聲音信號由模擬的變?yōu)閿?shù)字的。記錄在這些盤上的數(shù)據(jù)包括不僅有音樂數(shù)據(jù)還有各種包括圖象數(shù)據(jù)和歌詞數(shù)據(jù)的其它數(shù)據(jù)項。
最近，通信類型的卡拉OK裝置變得流行起來，其中，不使用CD或LD，音樂數(shù)據(jù)和其它卡拉OK數(shù)據(jù)通過一諸如一常規(guī)電話線或一ISDN線的通信線傳遞。被傳遞的數(shù)據(jù)由一音調(diào)發(fā)生器和一定序器處理。這些通信型的卡拉OK裝置包括一種非存儲類型，其中，每當卡拉OK播放被請求則傳送音樂數(shù)據(jù)；以及一種存儲類型，其中，被傳送的音樂數(shù)據(jù)被存儲在諸如一硬盤單元的內(nèi)部存儲裝置中并一旦卡拉OK播放被請求就從該內(nèi)部存儲裝置中讀出。近來，此存儲類型卡拉OK裝置主導著卡拉OK市場，主要是由于其較低的運行成本。
一些上述卡拉OK裝置具有一被設(shè)計用來根據(jù)歌手伴隨著卡拉OK音樂的伴奏發(fā)出的聲音來評估此卡拉OK歌手的歌唱技巧的卡拉OK評分裝置。傳統(tǒng)的卡拉OK評分裝置檢測卡拉OK歌手的唱音的音高和聲平(level)，并相對于現(xiàn)場演唱的穩(wěn)定性和一致性來檢查此檢測到的音高和聲平以用于估測和評分。
然而，由傳統(tǒng)卡拉OK評分裝置所作的估測和評分與此卡拉OK音樂數(shù)據(jù)中包含的速度信息和旋律信息無關(guān)。實際演唱和伴奏的卡拉OK音樂之間無相關(guān)性。在此傳統(tǒng)的評分裝置中，所作的估測與卡拉OK音樂數(shù)據(jù)中包含的旋律信息和速度信息沒有任何關(guān)系。即傳統(tǒng)的評分裝置只是簡單地估測此卡拉OK歌手的演唱方式，而不管此卡拉OK音樂的規(guī)定的進度。因此，傳統(tǒng)的卡拉OK評分裝置不能在與卡拉OK伴奏很好同步的優(yōu)秀的演唱和唱走調(diào)的低劣演唱之間找出區(qū)別。此傳統(tǒng)評分裝置只能估測一個卡拉OK歌手的自然聲音技巧，隨后便不能估測與卡拉OK音樂數(shù)據(jù)中包含的旋律信息有音樂關(guān)系的歌唱技巧。
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠檢測用于相對于與由MIDI信息提供的原始旋律相關(guān)的音樂信息來估測一卡拉OK歌手的演唱技巧的分數(shù)數(shù)據(jù)的卡拉OK評分裝置。
根據(jù)本發(fā)明，一評分裝置被構(gòu)成以用于估測一由歌手伴隨從旋律數(shù)據(jù)同步再現(xiàn)的卡拉OK音樂所發(fā)聲的現(xiàn)場演唱。此評分裝置包括一第一檢測器，順序地檢測該現(xiàn)場演唱以從中提取作為此歌手的實際發(fā)聲特征的抽樣數(shù)據(jù)；一第二檢測器，順序地檢測該旋律數(shù)據(jù)以從中提取代表此卡拉OK音樂正確進度的時間數(shù)據(jù)及代表應與此卡拉OK音樂匹配的正確發(fā)聲的基準數(shù)據(jù)；一比較器，順序地將抽樣數(shù)據(jù)和基準數(shù)據(jù)相互比較以產(chǎn)生指示實際發(fā)聲和正確發(fā)聲之間的差別的差值數(shù)據(jù)；以及一個處理器，參考時間數(shù)據(jù)來處理該差值數(shù)據(jù)以產(chǎn)生代表了由此歌手發(fā)聲的現(xiàn)場演唱相對于此卡拉OK音樂的偏移程度的分數(shù)數(shù)據(jù)。
在一優(yōu)選的形式中，此第一檢測器順序地檢測此現(xiàn)場演唱以從中提取指示該歌手的實際發(fā)聲的音量變化的音量抽樣數(shù)據(jù)，而第二檢測器順序地檢測此旋律數(shù)據(jù)以從中提取代表了應與此卡拉OK音樂相匹配的正確發(fā)聲的音量變化的音量參考數(shù)據(jù)。在另一優(yōu)選形式中，此第一檢測器順序地檢測該現(xiàn)場演唱以從中提取表示此歌手的實際發(fā)聲的音高變化的音高抽樣數(shù)據(jù)，而第二檢測器順序地檢測旋律數(shù)據(jù)以從中提取代表應與此卡拉OK音樂相匹配的正確發(fā)聲的音高變化的音高參考數(shù)據(jù)。在另一個優(yōu)選形式中，此第一檢測器順序地檢測此現(xiàn)場聲音演唱以從中提取分別代表歌手的實際發(fā)聲的音量變化和音高變化的音量抽樣數(shù)據(jù)和音高抽樣數(shù)據(jù)，而第二檢測器順序檢測旋律數(shù)據(jù)以從中提取分別表示應與地卡拉OK音樂相匹配的正確發(fā)聲的音量變化和音高變化的音量基準數(shù)據(jù)和音高基準數(shù)據(jù)。
實際上，該第二檢測器順序地檢測包含一序列音符的旋律數(shù)據(jù)以從中提取每一個音符開始(note-on)時間數(shù)據(jù)和音符結(jié)束(note-off)時間數(shù)據(jù)以代表此卡拉OK音樂的正確進度，而該處理器則參考音符開始時間數(shù)據(jù)和音符結(jié)束時間數(shù)據(jù)來處理該差值數(shù)據(jù)以產(chǎn)生此分數(shù)數(shù)據(jù)。具體地，該第二檢測器順序地將以MIDI信息形式提供的旋律數(shù)據(jù)進行解碼以從中提取代表該卡拉OK音樂正確進度的時間數(shù)據(jù)和代表應與該卡拉OK音樂匹配的正確發(fā)聲的基準數(shù)據(jù)，而該處理器則參考此時間數(shù)據(jù)處理該差值數(shù)據(jù)以產(chǎn)生代表了由該歌手發(fā)聲的現(xiàn)場演唱相對于該卡拉OK音樂的偏移程度的以MIDI信息形式編碼的分數(shù)數(shù)據(jù)。而且，第二檢測器順序地檢測此MIDI信息以根據(jù)代表此卡拉OK音樂的正確進度的音符的順序出現(xiàn)來從中提取時間數(shù)據(jù)，并根據(jù)代表應與此卡拉OK音樂匹配的正確發(fā)聲的音符的音量和音高來從中提取基準數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明中，根據(jù)此卡拉OK歌手的實際聲音，來檢測此聲音的音高抽樣數(shù)據(jù)和音量抽樣數(shù)據(jù)。另一方面，從一卡拉OK MIDI信息檢測出的是與待由此歌手發(fā)聲的歌曲旋律相應的音符開始和音符結(jié)束數(shù)據(jù)，以及MIDI信息中的音高基準數(shù)據(jù)和音量基準數(shù)據(jù)。然后，由一音高比較器將根據(jù)此歌手的聲音檢測出的音高抽樣數(shù)據(jù)和此MIDI信息中的音高基準數(shù)據(jù)進行比較，并且由一音量比較器將根據(jù)此歌手的聲音的音量抽樣數(shù)據(jù)和此MIDI信息中的音量基準數(shù)據(jù)進行比較。根據(jù)這些比較結(jié)果，獲得評分數(shù)據(jù)以用于估測此卡拉OK歌手伴隨此卡拉OK音樂的伴奏演唱一歌曲的方法。
本發(fā)明使檢測用于與相應原始歌曲旋律信息相關(guān)地，估測一卡拉OK歌手演唱一首歌曲的方法的數(shù)據(jù)成為可行。隨后，根據(jù)此檢測的數(shù)據(jù)，根據(jù)本發(fā)明的此卡拉OK評分裝置的能夠正確地研究一卡拉OK歌手的演唱技巧。
本發(fā)明的以上的其主的目的、特點和優(yōu)點將從附圖中看得更顯而易見，在附圖中相似的參考數(shù)字用于指示幾個圖中的相同或相似部分。


圖1是說明作為本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的卡拉OK評分裝置的總體構(gòu)成的總方框圖；圖2是說明包含在一代表一參考歌唱聲音的MIDI信息中的音量參考數(shù)據(jù)的一實例，以及與由一卡拉OK歌手實際演唱的歌曲相應的音高變化的波形的一實例的示意圖；圖3是說明包含在一代表一參考歌唱聲音的MIDI信息中的音高參考數(shù)據(jù)的一實例，以及與由一卡拉OK歌手實際演唱的歌曲相應的音高變化波形的一實例的示意圖；圖4是說明由該評分裝置的MIDI輸出裝置產(chǎn)生的一MIDI控制信息的一實例的示意圖；圖5是說明從一評分計算器的MIDI輸出裝置輸出的一控制變化信息序列的示意圖；及圖6是顯示裝有本發(fā)明的評分裝置的一卡拉OK機的結(jié)構(gòu)的方框圖。
本發(fā)明將通過參考附圖以舉例的方式進一步詳細說明。參考圖1，顯示了說明作為本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的卡拉OK評分裝置的總體組成的總方框圖。在本優(yōu)選實施例中，一MIDI輸入單元(MIDI IN)11向一聲平差檢測器13輸出以包含在一卡拉OK音樂數(shù)據(jù)的MIDI信息中的聲平數(shù)據(jù)形式的音量基準數(shù)據(jù)。而且，此MIDI輸入單元11向音高差檢測器14輸出包含在此MIDI信息中的音高數(shù)據(jù)。另外，此MIDI輸入單元11向MIDI輸出單元(MIDI OUT)15的音符開始/結(jié)束終端輸出音符開始/音符結(jié)束狀態(tài)數(shù)據(jù)(note on/off)。
一聲平和音高檢測器12捕獲一由話筒10從一卡拉OK歌手的實際歌唱聲音轉(zhuǎn)變的聲音信號。此聲平和音高檢測器12還根據(jù)此捕獲的聲音信號工作以從中提取聲平數(shù)據(jù)形式的音量抽樣數(shù)據(jù)，并提取音高抽樣數(shù)據(jù)。此聲平和音高檢測器12將結(jié)果的聲平數(shù)據(jù)輸出至此聲平差檢測器13，且將結(jié)果的音高數(shù)據(jù)輸出至此音高差檢測器14。
此聲平差檢測器13將從MIDI輸入單元11來的聲平數(shù)據(jù)和從聲平及音高檢測器12來的聲平數(shù)據(jù)作比較，如將結(jié)果的聲平差數(shù)據(jù)輸出至此MIDI輸出單元(MIDI OUT)15的一聲平差終端(Level Diff)。
參考圖2，所示之圖說明了包含在一代表一卡拉OK音樂的一基準或正確歌唱聲音的MIDI信息中的聲平數(shù)據(jù)之一例，以及與實際由一卡拉OK歌手演唱的歌聲相應的音量或聲平變化波形的一例。在此圖中，上半部分指示出以與此MIDI信息相應的音符序列的形式從此MIDI輸入單元11輸出至此聲平差檢測器13的聲平數(shù)據(jù)。此音符序列包括半分音符的聲平數(shù)據(jù)LB1，1/4音符的聲平數(shù)據(jù)LB2，以及另外1/4音符的聲平數(shù)據(jù)LB3，此音符序列按此次序順序布置。此圖的下半部分說明從由此卡拉OK歌手實際演唱的唱音中提取的聲平數(shù)據(jù)LD1至LD3。即，下半部分說明由聲平和音高檢測器13分析的聲平數(shù)據(jù)LD1至LD3之一例。
此聲平差檢測器13將上述音符序列的聲平數(shù)據(jù)LB1至LB3與相應于實際演唱歌曲的聲平數(shù)據(jù)LD1至LD3進行比較以便確定相對于聲平數(shù)據(jù)LB1至LB3的聲平數(shù)據(jù)LD1至LD3的范圍。例如，用聲平數(shù)據(jù)LB1至LB3作基準，聲平差檢測器13關(guān)于每一個LB1至LB3以向上和向下的方向設(shè)置轉(zhuǎn)換音階的三個聲平L1至L3，并且，在預定周期，確定由這三個聲平數(shù)據(jù)LD1至LD3所屬于的區(qū)段。例如，若此卡拉OK音樂的速度是每分鐘產(chǎn)生125次1/4音符，則1/16音符相當于120毫秒。若1/16音符發(fā)聲的持續(xù)時間大約是全分音符長度的一半，則此發(fā)聲持續(xù)時間是60毫秒。相應地，為獲得一能進行正確估測的足夠好的抽樣值，就需要在此60秒內(nèi)布置至少兩個探測點。因此，聲平差檢測器13在每一大約30毫秒時段工作以確定聲平數(shù)據(jù)LD1至LD3屬于三個區(qū)段中的哪一個。此時段是根據(jù)聲平或音量檢測所要求的轉(zhuǎn)變而被定義的。
例如，若在一個檢測點的聲平數(shù)據(jù)LD1小于聲平數(shù)據(jù)LB1，則聲平差檢測器13向MIDI輸出單元15的聲平差終端輸出“0”作為聲平差符號。若聲平數(shù)據(jù)LD1大于聲平數(shù)據(jù)LB1，則言程差檢測器13向MIDI輸出單元15的聲平差終端輸出“1”。另外，聲平差檢測器13向MIDI輸出單元15的聲平差終端輸出指示聲平數(shù)據(jù)LD1屬于聲平L1至L3的三個區(qū)段中的哪一個的差值聲平數(shù)據(jù)。該差值聲平數(shù)據(jù)包括“00”、“01”、“10”和“11”。差值聲平數(shù)據(jù)“00”說明聲平數(shù)據(jù)LD1在一個不超過聲平L1的區(qū)段內(nèi)。差值聲平數(shù)據(jù)“01”說明聲平數(shù)據(jù)LD1在介于聲平L1和L2之間的區(qū)段內(nèi)。差值聲平數(shù)據(jù)“10”說明聲平數(shù)據(jù)LD1在介于聲平L2和L3之間的區(qū)段內(nèi)。差值聲平數(shù)據(jù)“11”說明聲平數(shù)據(jù)LD1在超出聲平L3的區(qū)段內(nèi)。
音高差檢測器14將從MIDI輸入單元11輸出的音高數(shù)據(jù)PB1至PB3與由聲平及音高檢測器12分析的音高數(shù)據(jù)PD1至PD3進行比較，并向MIDI輸出單元(MIDI OUT)15的音高差終端(Pitch Diff)輸出結(jié)果的音高差數(shù)據(jù)。
參考圖3，所示圖說明包含在一代表一基準歌聲的MIDI信息中的基準音高之一例，以及從實際由一卡拉OK歌手演唱的歌曲抽取的音高變化波形之一例。在圖中，上半部分說明以從MIDI信息中提取的一音符序列的形式從MIDI輸入單元11輸出的音高數(shù)據(jù)。該音符序列按下面的次序連續(xù)排列，包括1/2音符的音高數(shù)據(jù)PB1，1/4音符的音高數(shù)據(jù)PB2，及1/4音符的音高數(shù)據(jù)PB3。該圖的下半部分說明從實際上由卡拉OK歌手演唱的歌曲中提取的音高數(shù)據(jù)PD1至PD3。該圖的下半部分說明由聲平及音高檢測器12分析的音高數(shù)據(jù)PD1至PD3的一例。
音高差檢測器14將與卡拉OK音樂的旋律數(shù)據(jù)的前述音符相應的音高數(shù)據(jù)PB1至PB3和與實際演唱聲音的語音相應的音高數(shù)據(jù)PD1至PD3相互比較以確定當使用音高數(shù)據(jù)PB1至PB3作基準時音高數(shù)據(jù)PD1至PD3屬于哪一個區(qū)段。例如，使用音高數(shù)據(jù)PB1至PB3作基準，音高差檢測器14關(guān)于PB1至PB3中的每一個以上行方向和下行方向設(shè)置3個轉(zhuǎn)換音階的音高P1至P3，并且在每一個預定抽樣時段確定音高數(shù)據(jù)PD1至PD3屬于三個音高區(qū)段中的哪一個。例如，若卡拉OK音樂的速度被設(shè)置為如下每分鐘產(chǎn)生125個1/4音符，則一個1/16音符就相當于120毫秒。如果此1/16音符的發(fā)聲持續(xù)時間大約是全分音符長的一半，則此發(fā)聲持續(xù)時間為60毫秒。相應地，為獲得充夠的估測抽樣值，就需要在60毫秒的時間長度內(nèi)布置至少2個檢測點。因此，此音高差檢測器14在大約30毫秒的時段上工作，以便確定音高數(shù)據(jù)PD1至PD3屬于三個音高區(qū)段中的哪一個。此抽樣時段是根據(jù)獲得的音高抽樣的所要求的決定而被定義的。
例如，若在一個檢測點音高數(shù)據(jù)PD1小于音高數(shù)據(jù)PB1，則音高差檢測器14向MIDI輸出單元15的音高差終端輸出“0”作為音高差符號。若音高數(shù)據(jù)PD1大于音高數(shù)據(jù)PB1，則音高差檢測器14向MIDI輸出單元15的音高差終端輸出“1”。另外，音高差檢測器14向MIDI輸出單元15的音高差終端輸出指示音高數(shù)據(jù)PD1屬于三個音高區(qū)段P1至P3中的哪一個的差值音高數(shù)據(jù)。該差值音高數(shù)據(jù)包括“00”、“01”、“10”和“11”。差值音高數(shù)據(jù)“00”說明音高數(shù)據(jù)PD1在一個不超過音高P1的區(qū)段內(nèi)。差值音高數(shù)據(jù)“01”說明音高數(shù)據(jù)PD1在一個介于音高P1與音高P2之間的區(qū)段內(nèi)。差值音高數(shù)據(jù)“10”說明音高數(shù)據(jù)PD1在介于音高P2與音高P3之間的區(qū)段內(nèi)。差值音高數(shù)據(jù)“11”說明音高數(shù)據(jù)PD1在超出較高的或較低的音高P3的區(qū)段內(nèi)。
在時間t1s，具有聲平數(shù)據(jù)LB1和音高數(shù)據(jù)PB1的第一個1/2音符的音符開始數(shù)據(jù)被輸入至MIDI輸出單元15。然后，在時間t1E，同一音符的音符結(jié)束數(shù)據(jù)被輸入。在時間t2S，具有聲平數(shù)據(jù)LB2和音高數(shù)據(jù)PB2的第二個1/4音符的音符開始數(shù)據(jù)被輸入。然后，在時間t2E，同一音符的音符結(jié)束數(shù)據(jù)被輸入。在時間t3S，具有聲平數(shù)據(jù)LB3和音高數(shù)據(jù)PB3的第三個1/4音符的音符開始數(shù)據(jù)被輸入。然后，在時間t3E，同一音符的音符結(jié)束數(shù)據(jù)被輸入。
根據(jù)在聲平差終端、音高差終端和音符開始/結(jié)束終端輸入的各種數(shù)據(jù)，如圖4所示，MIDI輸出單元(MIDI OUT)15產(chǎn)生一MIDI信息，亦將此產(chǎn)生的信息輸出至一評分計算器16。參考圖4，所示圖說明了由MIDI輸出單元15產(chǎn)生的MIDI信息的一例。在此例中，此MIDI信息作為一個擴展的控制改變信息被輸出。如從圖4中看到的，此控制改變信息由其最高位(識別位)是“1”的一個狀態(tài)字節(jié)71和其最高位(識別位)是“0”的兩個數(shù)據(jù)字節(jié)72及73組成。狀態(tài)字節(jié)71基本上與通常的MIDI狀態(tài)字節(jié)相同，低階4位“nnnn”說明一個MIDI的聲道，而高階4位說明一個聲音信息類型。在本發(fā)明中，圖4所示的狀態(tài)字節(jié)是“BnH”，說明一個聲音信息的控制改變。
一般地，此控制改變由第一數(shù)據(jù)字節(jié)72說明一MIDI控制改變號。在本實施例中，數(shù)據(jù)字節(jié)72的低階7位“mmmmmmm”說明實際上由卡拉OK歌手演唱的歌聲是如何相對于一個相應的指導旋律或一個基準歌聲而變化的。更具體地，在本實施例中，采用一個在此音樂聲音控制中不被使用的保留控制號來用于評分數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳送。例如，如果數(shù)據(jù)字節(jié)72的“O mmmmmmm”是二進制記數(shù)法的“01100110”或16進制記數(shù)法的“66H”，則此控制改變信息說明實際上由此卡拉OK歌手演唱的歌聲是怎樣相對于第一基準旋律而偏離的。如果數(shù)據(jù)字節(jié)72的“O mmmmmmm”是二進制記數(shù)法的“01100111”或16進制記數(shù)法的“67H”，則此控制改變信息指示實際由卡拉OK歌手演唱的歌聲是如何相對于一個第二基準旋律而偏離的。應注意的是，例如第一基準旋律和第二基準旋律用于二重唱表演。
數(shù)據(jù)字節(jié)73在其低7位“stuuxyy”中說明實際演唱聲音的聲平和音高相對于由數(shù)據(jù)字節(jié)72確定的基準旋律的變化程度。位7“s”說明一個音符狀態(tài)。當此位是“0”時，說明音符結(jié)束；當此位是“1”時，說明音符開始。例如，在圖2和圖3的例子中，自時間t1s至時間t1E、自時間t2s至時間t2E及自時間t3s至時間t3E，位7“s”變?yōu)椤?”；否則，此位保持在“0”。位6“t”說明一個聲平差符號。當此位是“0”時，說明取樣聲平數(shù)據(jù)LD1小于基準聲平數(shù)據(jù)LB1；當此位是“1”時，說明取樣聲平數(shù)據(jù)LD1大于基準聲平數(shù)據(jù)LB1。位5和位4“uu”是表示此取樣聲平數(shù)據(jù)LD1屬于三個聲平L1至L3中的哪一個的數(shù)據(jù)。當這些位是“00”時，說明此聲平數(shù)據(jù)LD1在較高的與較低的聲平L1的區(qū)段內(nèi)。當這些位是“01”時，說明此聲平數(shù)據(jù)LD1在介于聲平L1和聲平L2的區(qū)段內(nèi)。當這些位是“10”時，說明此聲平數(shù)據(jù)LD1在介于聲平L2和聲平L3的區(qū)段內(nèi)。當這些位是“11”時，說明此聲平數(shù)據(jù)LD1在超出較高的或較低的電平L3的區(qū)段內(nèi)。
位3“X”說明音高差的符號。當此位是“0”時，說明取樣音高數(shù)據(jù)PD1小于參考音高數(shù)據(jù)PB1。當此位是“1”時，說明取樣音高數(shù)據(jù)PD1大于參考音高數(shù)據(jù)PB1。位2和位1“yy”說明取樣音高數(shù)據(jù)PD1屬于三個音高區(qū)段P1至P3中的哪一個。當這些位是“00”時，說明音高數(shù)據(jù)PD1在介于較高的與較低的音高P1的區(qū)段內(nèi)。當這些位是“01”時，說明音高數(shù)據(jù)PD1在音高P1和音高P2之間的區(qū)段內(nèi)。當這些位是“10”時，說明音高數(shù)據(jù)PD1在音高P2和音高和P3之間的區(qū)段內(nèi)。當這些位是“11”時，說明音高數(shù)據(jù)PD1在超出較高的或較低的音高P3的區(qū)段內(nèi)。
參考圖5，所示之圖說明從如圖1所示的MIDI輸出單元15輸出至評分計算器16的一序列控制改變信息。在此圖中，水平軸代表時間，而垂直軸代表取樣聲平數(shù)據(jù)的值。應注意到，該取樣聲平數(shù)據(jù)說明了由圖4所示的數(shù)據(jù)字節(jié)73的位6“t”指示的聲平差符號以及由數(shù)據(jù)字節(jié)73的位5和位4“uu”指示的量化電平L1至L3確定的一相對聲平位置。例如，MIDI輸入單元11順序出一第一旋律音符(旋律音符1)、一第二旋律音符(旋律音符)等等。此時，MIDI輸出單元15在30毫秒的時段上獲得一控制改變信息，將這一所獲得的控制改變信息輸出。
從圖5之例獲得的每一控制改變信息包括有由位7“s”、位6“t”以及跟隨的位5和位4“uu”的值代表的第3字節(jié)73。以下顯示了以時序方式排列的數(shù)據(jù)字節(jié)73的位7至位4的“stuu”的值。應注意，數(shù)據(jù)字節(jié)73的位3至位1“xyy”以基本上與“stuu”相同的方式被處理。
1”0100” 2”0111” 3”0111” 4”1100”5”1100” 6”1100” 7”1100” 8”1100”9”1000” 10”1001” 11”1010” 12”1011”13”1011” 14”0100” 15”0100” 16”0100”17”1011” 18”1011” 19”1100” 20”1100”21”1000” 22”1000” 23”1000” 24”1000”25”1000” 26”0111” 27”0111” 28”0110”29”0100” 30”0100” 31”0100” 32”0100”包含在此數(shù)據(jù)串中的每一段數(shù)據(jù)都由圖5中的一個點表示。每一段數(shù)據(jù)前的數(shù)字表示相應點的發(fā)生順序。參考圖5，與第二和第三控制改變信息相應的A部分由2“0111”和3“0111”表示。A部分表示一狀態(tài)，在該狀態(tài)中，在一旋律音符的音符開始之前歌手發(fā)出比聲平L3響的聲音。換句話說，歌手在第一主調(diào)音符的音符開始之前100毫秒開始發(fā)音的動作。與控制改變信息11、12和13相應的B部分由11“1010”、12“1011”及13“1011”表示。B部分表示此歌手停止了發(fā)音，而第一旋律音符的音符開始時間或發(fā)音時間仍在繼續(xù)。換句話說，歌手停止發(fā)聲比正確的音符結(jié)束時間提前了100毫秒。與控制改變信息17和18相應的部分C由抽樣數(shù)據(jù)17“1011”和18“1011”表示。部分C表示在第二旋律音符的音符開始的開始時間以后或在發(fā)聲時間期間，歌手沒有發(fā)聲。換句話說，在正常音符結(jié)束時間之前100毫秒歌手停止了發(fā)聲。與控制改變信息26、27和28相應的部分D由評分數(shù)據(jù)26“0111”、27“0111”和28“0110”表示。部分D表示雖然第二旋律音符是音符結(jié)束或處于停止狀態(tài)，歌手仍繼續(xù)發(fā)聲。換句話說，在音符結(jié)束之后大為150毫秒，歌手仍繼續(xù)發(fā)聲。評分計算器16接收上述序列的控制改變信息以確定上述歌唱狀態(tài)來為恰當估測此卡拉OK音樂的現(xiàn)場演唱。
上述優(yōu)選實施例的描述是根據(jù)音高和聲平的比較來作出的。對本專業(yè)的技術(shù)人士顯見的是可只對音高或聲平作比較以將比較結(jié)果作為控制改變信息輸出。如上述并根據(jù)本發(fā)明，此新穎的組成提供了以下的優(yōu)勢檢測評分數(shù)據(jù)以檢測卡拉OK歌手是如何相對于由MIDI信息給出的相應原始歌曲旋律來演唱歌曲的。
回過來參考圖1，本發(fā)明的評分裝置被構(gòu)成用于估測由一歌手伴隨一從旋律數(shù)據(jù)同步再生的卡拉OK音樂而發(fā)聲的現(xiàn)場演唱。此評分裝置具有一第一檢測器，其形式為順序檢測現(xiàn)場演唱以從中提取作為歌手實際發(fā)聲特征的抽樣數(shù)據(jù)的聲平及音高檢測器12。形式為MIDI輸入單元11的一第二檢測器，順序檢測此旋律數(shù)據(jù)以從中提取代表此卡拉OK音樂的正確進度的時間數(shù)據(jù)和代表應與此卡拉OK音樂匹配的正確發(fā)聲的基準數(shù)據(jù)。形式為差值檢測器13和14的比較器，順序地將此抽樣數(shù)據(jù)和此基準數(shù)據(jù)相互比較，以產(chǎn)生指示實際發(fā)聲和正確發(fā)聲之間的區(qū)別的差值數(shù)據(jù)。形式為MIDI輸出單元15的處理器，參考此時間數(shù)據(jù)對此差值數(shù)據(jù)進行處理以產(chǎn)生代表由此歌手發(fā)聲的現(xiàn)場演唱相對于此卡拉OK音樂的偏移程度的評分數(shù)據(jù)。
具體地說，第一檢測器順序地檢測現(xiàn)場演唱以從中抽取指示此歌手的實際發(fā)聲的音量變化的音量取樣數(shù)據(jù)，而第二檢測器順序地檢測此旋律數(shù)據(jù)以從中抽取代表應與此卡拉OK音樂匹配的正確發(fā)聲的音量變化的音量基準數(shù)據(jù)。另外，此第一檢測器順序地檢測此現(xiàn)場演唱以從中抽取指示此歌手的實際發(fā)聲的音高變化的音高抽樣數(shù)據(jù)，而第二檢測器順序地檢測此旋律數(shù)據(jù)以從中抽取代表應與此卡拉OK音樂匹配的正確發(fā)聲的音高變化的音高參考數(shù)據(jù)。
實際上，形式為MIDI輸入單元11的第二檢測器順序地檢測包含一序列音符的旋律數(shù)據(jù)以從中抽取每一音符的音符開始時間數(shù)據(jù)和音符結(jié)束時間數(shù)據(jù)來代表此卡拉OK音樂的正確進度，而形式為MIDI輸出單元15的處理器參考此音符開始時間數(shù)據(jù)和音符結(jié)束時間數(shù)據(jù)對此差值數(shù)據(jù)進行處理以產(chǎn)生分數(shù)數(shù)據(jù)。具體地，第二檢測器順序地將以MIDI信息形式提供的旋律數(shù)據(jù)進行解碼以從中抽取代表此卡拉OK音樂的正確進度的時間數(shù)據(jù)及代表應與此卡拉OK音樂匹配的正確發(fā)聲的基準數(shù)據(jù)，并且該處理器參考此時間數(shù)據(jù)對此差值數(shù)據(jù)進行處理以產(chǎn)生代表由歌手發(fā)聲的現(xiàn)場演唱相對于此卡拉OK音樂的偏移程度的被編碼成MIDI信息形式的分數(shù)數(shù)據(jù)。另外，第二檢測器順序地檢測此MIDI信息以按照代表此卡拉OK音樂的正確進度的音符的順序出現(xiàn)從中抽取時間數(shù)據(jù)，并因此按照代表應與此卡拉OK音樂匹配的正確發(fā)聲的音符的音量和音高而從中抽取基準數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在，參考圖6，此方框圖說明了一利用了本發(fā)明的評分裝置的卡拉OK裝置。在此圖中，參考數(shù)字101表示經(jīng)一總線與此卡拉OK裝置的其它元件相聯(lián)以控制這些元件的CPU(中央處理單元)。參考數(shù)字102表示一用作為CPU101的一個工作區(qū)，并暫時存儲所要求的各種數(shù)據(jù)的RAM(隨機存取存儲器)。參考數(shù)字103表示一ROM(只讀存儲器)，用于存儲為控制在其實體內(nèi)的卡拉OK裝置而執(zhí)行的程序，并用于存儲用于顯示所要求的卡拉OK歌曲的歌詞的各種字符字體的信息。參考數(shù)字104表示經(jīng)一通信線與此卡拉OK裝置相連的主計算機。卡拉OK音樂數(shù)據(jù)以預定數(shù)目的音樂曲目為單位被從此主計算機104進行分配。此音樂數(shù)據(jù)包括用于播放一卡拉OK音樂聲音的演奏數(shù)據(jù)或伴奏數(shù)據(jù)，用于顯示歌詞的歌詞數(shù)據(jù)，用于指示被顯示的歌詞的字符的色調(diào)的順序改變的掃涂順序數(shù)據(jù)，以及指示背景圖象或景物的圖象數(shù)據(jù)。此播放數(shù)據(jù)包括多個被稱作軌跡(track)的數(shù)據(jù)串，這些軌跡相應于諸如旋律、低音和節(jié)奏的各種音樂部分。此播放數(shù)據(jù)的格式是基于所謂的MIDI(音樂樂器數(shù)字接口)。
再次參考圖6，參考數(shù)字105表示由一調(diào)制解調(diào)器和其它必要元件組成的通信控制器以控制與主計算機104的數(shù)據(jù)通信。參考數(shù)字106表示與此通信控制器105相聯(lián)并存儲此卡拉OK音樂數(shù)據(jù)的硬盤(HDD)。參考數(shù)字107表示通過紅外輻射或其它方法與此卡拉OK裝置相聯(lián)的遙控命令器。例如，當用戶通過使用此遙控命令器107輸入一音樂代碼及一鍵時，此遙控命令器檢測這些輸入以產(chǎn)生一檢測信號。當收到從此遙控命令器107發(fā)送的檢測信號時，遙控信號接收器108將此收到的檢測信號傳至CPU101。參考數(shù)字109表示一安裝在此卡拉OK裝置的前端的顯示板。被選的音樂代碼被顯示在此顯示板109上。參考數(shù)字110表示一安裝在與顯示板109相同端上的開關(guān)板。此開關(guān)板110具有與遙控命令器107基本上相同的輸入功能。參考數(shù)字111表示一話筒，通過它收集現(xiàn)場演唱的聲音并轉(zhuǎn)變?yōu)橐浑娐曅盘?。參考?shù)字115表示由多個音調(diào)發(fā)生器組成的聲源裝置，用以根據(jù)包含在音樂數(shù)據(jù)中的播放數(shù)據(jù)產(chǎn)生音樂音調(diào)數(shù)據(jù)。一個音調(diào)發(fā)生器根據(jù)相應于一個軌跡的播放數(shù)據(jù)產(chǎn)生與一個音調(diào)或音色相應的音調(diào)數(shù)據(jù)。從話筒111輸入的聲音信號被話筒放大器112放大，并被模/數(shù)轉(zhuǎn)換器113轉(zhuǎn)換為一數(shù)字信號，該數(shù)字信號是作為聲音數(shù)據(jù)的輸出信號。此聲音數(shù)據(jù)被送入相加器或混合器114。相加器114將此音樂音調(diào)數(shù)據(jù)和此聲音數(shù)據(jù)相加或混合在一起。最終的合成數(shù)據(jù)由一數(shù)/模轉(zhuǎn)換器116轉(zhuǎn)換為一模擬信號，此模擬信號隨后被一放大器(未示出)放大。被放大的信號被送入揚聲器(SP)117以有聲地再現(xiàn)此卡拉OK音樂和此現(xiàn)場演唱聲音。
參考數(shù)字118表示一字符發(fā)生器。在CPU101的控制下，字符發(fā)生器118根據(jù)從硬盤106讀得的歌詞數(shù)據(jù)從ROM103中讀取字體信息，并且根據(jù)掃涂順序數(shù)據(jù)為與一卡拉OK音樂的進度同步地順序地改變顯示的歌詞的字符的顏色而執(zhí)行掃涂控制。參考數(shù)字119表示一BGV控制器，它包括，例如，諸如一光盤的圖象記錄媒體。BGV控制器119讀取與由用戶指定的所要求的音樂相應的圖象信息，用于根據(jù)圖象指定數(shù)據(jù)從此圖象記錄媒體上再現(xiàn)，并且BGV控制器119將此讀得的圖象信息傳送至一顯示控制器120。顯示控制器120將從BGV控制器119送來的圖象信息和從字符發(fā)生器118送來的字體信息相互合成以在監(jiān)視器121上顯示合成結(jié)果。評分裝置122根據(jù)本發(fā)明在CPU101的控制下給演唱評分或分級，其結(jié)果經(jīng)顯示控制器120顯示在監(jiān)視器121上。由話筒111拾取的實際聲音數(shù)據(jù)和包含在卡拉OK音樂數(shù)據(jù)中的基準旋律數(shù)據(jù)被送入評分裝置122。
盤驅(qū)動器150接收諸如包含被裝入卡拉OK裝置的程序的緊致盤或軟盤的機器可讀媒體151。被裝入的程序由CPU101執(zhí)行以控制包括評分裝置122的各種裝置。例如，此機器可讀媒體151包含使評分裝置122執(zhí)行估測一由一歌手伴隨一從旋律數(shù)據(jù)同步再現(xiàn)的卡拉OK音樂而發(fā)聲的現(xiàn)場演唱的操作的指令。此評分操作包括下列步驟順序地檢測此現(xiàn)場演唱以從中提取作為歌手實際發(fā)聲特征的抽樣數(shù)據(jù)；順序地檢測此旋律數(shù)據(jù)以從中提取代表卡拉OK音樂的正確進度的時間數(shù)據(jù)和代表應與此卡拉OK音樂匹配的正確發(fā)聲的基準數(shù)據(jù)；順序地將此抽樣數(shù)據(jù)和此基準數(shù)據(jù)相互比較以產(chǎn)生指示實際發(fā)聲和正確發(fā)聲之間差別的差值數(shù)據(jù)；以及參考時間數(shù)據(jù)處理此差值數(shù)據(jù)以產(chǎn)生代表由此歌手發(fā)聲的現(xiàn)場演唱相對此卡拉OK音樂的偏離程度的分數(shù)數(shù)據(jù)。
雖然使用了特定的術(shù)語對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但該描述僅為說明的目的，可以理解在不脫離后附權(quán)利要求的精神或范圍的前提下可作更改和變化。
權(quán)利要求
1.一種評分裝置，用于估測一由歌手伴隨從旋律數(shù)據(jù)同步再現(xiàn)的卡拉OK音樂所發(fā)聲的現(xiàn)場演唱，此評分裝置包括一第一檢測器，順序地檢測該現(xiàn)場演唱以從中提取作為此歌手的實際發(fā)聲特征的抽樣數(shù)據(jù)；一第二檢測器，順序地檢測該旋律數(shù)據(jù)以從中提取代表此卡拉OK音樂正確進度的時間數(shù)據(jù)及代表應與此卡拉OK音樂匹配的正確發(fā)聲的基準數(shù)據(jù)；一比較器，順序地將抽樣數(shù)據(jù)和基準數(shù)據(jù)相互比較以產(chǎn)生指示實際發(fā)聲和正確發(fā)聲之間的差別的差值數(shù)據(jù)；以及一個處理器，參考時間數(shù)據(jù)來處理該差值數(shù)據(jù)以產(chǎn)生代表了由此歌手發(fā)聲的現(xiàn)場演唱相對于此卡拉OK音樂的偏移程度的分數(shù)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評分裝置，其中第一檢測器順序地檢測此現(xiàn)場演唱以從中提取指示該歌手的實際發(fā)聲的音量變化的音量抽樣數(shù)據(jù)，而第二檢測器順序地檢測此旋律數(shù)據(jù)以從中提取代表了應與此卡拉OK音樂相匹配的正確發(fā)聲的音量變化的音量基準數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評分裝置，其中第一檢測器順序地檢測該現(xiàn)場演唱以從中提取表示此歌手的實際發(fā)聲的音高變化的音高抽樣數(shù)據(jù)，而第二檢測器順序地檢測旋律數(shù)據(jù)以從中提取代表應與此卡拉OK音樂相匹配的正確發(fā)聲的音高變化的音高基準數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評分裝置，其中第一檢測器順序地檢測此現(xiàn)場演唱以從中提取分別代表歌手的實際發(fā)聲的音量變化和音高變化的音量抽樣數(shù)據(jù)和音高抽樣數(shù)據(jù)，而第二檢測器順序檢測旋律數(shù)據(jù)以從中提取分別表示應與地卡拉OK音樂相匹配的正確發(fā)聲的音量變化和音高變化的音量基準數(shù)據(jù)和音高基準數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評分裝置，其中第二檢測器順序地檢測包含一序列音符的旋律數(shù)據(jù)以從中提取每一個音符的音符開始時間數(shù)據(jù)和音符結(jié)束時間數(shù)據(jù)以代表此卡拉OK音樂的正確進度，而該處理器則參考音符開始時間數(shù)據(jù)和音符結(jié)束時間數(shù)據(jù)來處理該差值數(shù)據(jù)以產(chǎn)生此分數(shù)數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評分裝置，其中第二檢測器順序地將以MIDI信息形式提供的旋律數(shù)據(jù)進行解碼以從中提取代表該卡拉OK音樂正確進度的時間數(shù)據(jù)和代表應與該卡拉OK音樂匹配的正確發(fā)聲的基準數(shù)據(jù)，而該處理器則參考此時間數(shù)據(jù)處理該差值數(shù)據(jù)以產(chǎn)生代表了由該歌手發(fā)聲的現(xiàn)場演唱相對于該卡拉OK音樂的偏移程度的以MIDI信息形式編碼的分數(shù)數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的評分裝置，其中第二檢測器順序地檢測此MIDI信息以根據(jù)代表此卡拉OK音樂的正確進度的音符的順序出現(xiàn)來從中提取時間數(shù)據(jù)，并根據(jù)代表應與此卡拉OK音樂匹配的正確發(fā)聲的音符的音量和音高來從中提取基準數(shù)據(jù)。
8.一種評分裝置，用于估測一由歌手伴隨從旋律數(shù)據(jù)同步再現(xiàn)的卡拉OK音樂所發(fā)聲的現(xiàn)場演唱，此評分裝置包括第一檢測器裝置，用于檢測該現(xiàn)場演唱以從中提取作為此歌手的實際發(fā)聲特征的抽樣數(shù)據(jù)；第二檢測器裝置，用于順序地檢測該旋律數(shù)據(jù)以從中提取代表應與此卡拉OK音樂匹配的正確發(fā)聲的基準數(shù)據(jù)；比較器裝置，用于順序地將抽樣數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)相互比較以產(chǎn)生指示實際發(fā)聲和正確發(fā)聲之間的差別的差值數(shù)據(jù)；以及處理器裝置，用于處理該差值數(shù)據(jù)以產(chǎn)生代表了由此歌手發(fā)聲的現(xiàn)場演唱相對于此卡拉OK音樂的偏移程度的分數(shù)數(shù)據(jù)。
9.一種評分方法，用于估測一由歌手伴隨從旋律數(shù)據(jù)同步再現(xiàn)的卡拉OK音樂所發(fā)聲的現(xiàn)場演唱，此評分方法包括以下步驟順序地檢測該現(xiàn)場演唱以從中提取作為此歌手的實際發(fā)聲特征的抽樣數(shù)據(jù)；順序地檢測該旋律數(shù)據(jù)以從中提取代表此卡拉OK音樂正確進度的時間數(shù)據(jù)及代表應與此卡拉OK音樂匹配的正確發(fā)聲的基準數(shù)據(jù)；順序地將抽樣數(shù)據(jù)和基準數(shù)據(jù)相互比較以產(chǎn)生指示實際發(fā)聲和正確發(fā)聲之間的差別的差值數(shù)據(jù)；以及參考時間數(shù)據(jù)來處理該差值數(shù)據(jù)以產(chǎn)生代表了由此歌手發(fā)聲的現(xiàn)場演唱相對于此卡拉OK音樂的偏移程度的分數(shù)數(shù)據(jù)。
10.一種包含有指令的機器可讀媒體，這些指令用于使一評分機器執(zhí)行估測一由一歌手伴隨一從旋律數(shù)據(jù)同步再現(xiàn)的卡拉OK音樂而發(fā)聲的現(xiàn)場演唱的操作，其中該操作包括下列步驟順序地檢測此現(xiàn)場演唱以從中提取作為歌手實際發(fā)聲特征的抽樣數(shù)據(jù)；順序地檢測此旋律數(shù)據(jù)以從中提取代表卡拉OK音樂的正確進度的時間數(shù)據(jù)和代表應與此卡拉OK音樂匹配的正確發(fā)聲的基準數(shù)據(jù)；順序地將此抽樣數(shù)據(jù)和此基準數(shù)據(jù)相互比較以產(chǎn)生指示實際發(fā)聲和正確發(fā)聲之間差別的差值數(shù)據(jù)；以及參考時間數(shù)據(jù)處理此差值數(shù)據(jù)以產(chǎn)生代表由此歌手發(fā)聲的現(xiàn)場演唱相對此卡拉OK音樂的偏離程度的分數(shù)數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種卡拉OK評分裝置,包括第一檢測器,順序地檢測現(xiàn)場演唱以從中提取作為此歌手的實際發(fā)聲特征的抽樣數(shù)據(jù);第二檢測器,順序地檢測旋律數(shù)據(jù)以從中提取代表此卡拉OK音樂正確進度的時間數(shù)據(jù)及代表正確發(fā)聲的基準數(shù)據(jù);比較器,順序地將抽樣數(shù)據(jù)和基準數(shù)據(jù)相互比較以產(chǎn)生指示實際發(fā)聲和正確發(fā)聲之間的差別的差值數(shù)據(jù);以及處理器,參考時間數(shù)據(jù)來處理該差值數(shù)據(jù)以產(chǎn)生分數(shù)數(shù)據(jù)。
文檔編號G09B15/00GK1173008SQ9711630
公開日1998年2月11日 申請日期1997年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月6日
發(fā)明者田中孝浩 申請人:雅馬哈株式會社