專利名稱：用于生成音樂數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生成表示音樂片斷的數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
在日本專利公布特開平No.5-289672中，公開了一種設(shè)備，其識別音樂片斷的和弦，以生成代表該音樂片斷的數(shù)據(jù)，作為在該和弦中的變化，例如，作為和弦進(jìn)行(chord progression)。
按照先前以符號表示的音樂信息(樂譜的音符信息)，在該公布中公開的設(shè)備基于出現(xiàn)在每個拍子上，或者通過從音符分量中消除表示非諧音的音符獲得的音符分量來確定和弦，從而生成代表音樂片斷的和弦進(jìn)行的數(shù)據(jù)。
但是，在常規(guī)的音樂數(shù)據(jù)生成設(shè)備中，具有和弦可以分析的已知拍子的音樂片斷是有限的，并且不能從具有未知拍子的音樂聲音中生成表示和弦進(jìn)行的數(shù)據(jù)。
另外，對于常規(guī)的設(shè)備來說，從表示音樂片斷聲音的音頻信號中分析音樂片斷的和弦以便生成作為和弦進(jìn)行的數(shù)據(jù)是不可能的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題包括作為例子的前述問題。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于生成音樂數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法，其中按照表示音樂聲音的音頻信號來檢測音樂和弦進(jìn)行，以生成代表該和弦進(jìn)行的數(shù)據(jù)。
一種按照本發(fā)明的用于生成音樂數(shù)據(jù)的設(shè)備，包括頻率變換裝置，用于以預(yù)定的時間間隔，變換表示音樂片斷的輸入音頻信號為表示頻率分量幅值的頻率信號；分量提取裝置，用于以預(yù)定的時間間隔，從通過該頻率變換裝置獲得的頻率信號中提取與多個調(diào)音分別對應(yīng)的的若干頻率分量；和弦候選者檢測裝置，用于檢測作為第一和第二和弦候選者的二個和弦，該二個和弦每個由一組三個頻率分量形成，該三個頻率分量具有由該分量提取裝置提取的所述與多個音調(diào)相對應(yīng)的若干頻率分量的大的總電平；和平滑裝置，用于平滑由該和弦候選者檢測裝置重復(fù)地檢測的第一個和第二和弦候選者序列，以生成音樂數(shù)據(jù)。
一種按照本發(fā)明用于生成音樂數(shù)據(jù)的方法，包括步驟以預(yù)定的時間間隔，變換表示音樂片斷的輸入音頻信號為表示頻率分量幅值的頻率信號；從頻率信號中，以預(yù)定的時間間隔，提取與多個調(diào)音分別相對應(yīng)的若干頻率分量；檢測作為第一和第二和弦候選者的二個和弦，該二個和弦每個由一組三個頻率分量形成，該三個頻率分量具有所述提取的與多個音調(diào)相對應(yīng)的若干頻率分量的大的總電平；和平滑相應(yīng)的檢測的第一和第二和弦候選者的序列，以生成音樂數(shù)據(jù)。
一種按照本發(fā)明的計(jì)算機(jī)可讀的程序，其適合于執(zhí)行用于按照輸入的表示音樂片斷的音頻信號生成音樂數(shù)據(jù)的方法，包括頻率變換步驟，用于以預(yù)定的時間間隔，變換該輸入音頻信號為表示頻率分量幅值的頻率信號；分量提取步驟，用于以預(yù)定的時間間隔，從在該頻率變換步驟獲得的頻率信號中提取與多個調(diào)音分別相應(yīng)的若干頻率分量；和弦候選者檢測步驟，用于檢測作為第一和第二和弦候選者的二個和弦，該二個和弦每個由一組三個頻率分量形成，該三個頻率分量具有在該分量提取步驟提取的所述與多個音調(diào)相應(yīng)的若干頻率分量的大的總電平；和平滑步驟，用于平滑在該和弦候選者檢測步驟中重復(fù)地檢測的第一個和第二和弦候選者序列，以生成音樂數(shù)據(jù)。
附圖簡要說明

圖1是應(yīng)用本發(fā)明的音樂處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2是示出頻率誤差檢測操作的流程圖；圖3是較高的八度比照如1.0的較低的音調(diào)A的十二個音調(diào)和音調(diào)A的頻率對比的表；圖4是示出在和弦分析操作中的主處理的流程圖；圖5是示出在譜帶數(shù)據(jù)中的音調(diào)分量的強(qiáng)度電平的一個例子的圖表；圖6是示出在譜帶數(shù)據(jù)中的音調(diào)分量的強(qiáng)度電平的另一個例子的圖表；圖7示出具有四個音調(diào)的和弦如何被轉(zhuǎn)變成具有三個的音調(diào)和弦；圖8示出進(jìn)入到暫存器之內(nèi)的記錄格式；圖9A至9C示出用于表示和弦的基音、它們的屬性和和弦候選者的方法；圖10是示出在和弦分析操作中的后期處理的流程圖；圖11示出在平滑處理之前在第一和第二和弦候選者中按時間發(fā)生順序排列的變化；圖12示出在平滑處理之后在第一和第二和弦候選者中按時間發(fā)生順序排列的變化；圖13示出在交換處理之后在第一和第二和弦候選者中按時間發(fā)生順序排列的變化；圖14A至14D示出如何生成和弦進(jìn)行音樂數(shù)據(jù)和其格式；圖15是作為本發(fā)明另一個實(shí)施例的音樂處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的若干實(shí)施例。
圖1示出一個應(yīng)用于本發(fā)明的音樂處理系統(tǒng)。該音樂處理系統(tǒng)包括麥克風(fēng)輸入設(shè)備1、譜線輸入設(shè)備2、音樂輸入設(shè)備3、輸入操作設(shè)備4、輸入選擇器開關(guān)5、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器6、和弦分析設(shè)備7、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備8和9、暫存器10、和弦進(jìn)行比較設(shè)備11、顯示設(shè)備12、音樂再現(xiàn)設(shè)備13、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器14和揚(yáng)聲器15。
麥克風(fēng)輸入設(shè)備1可以借助于麥克風(fēng)采集音樂聲音，并且輸出一個代表該采集的音樂聲音的模擬音頻信號。譜線輸入設(shè)備2例如與盤播放器或者磁帶記錄器連接，使得可以輸入一個代表音樂聲音的模擬音頻信號。音樂輸入設(shè)備3例如是與和弦分析設(shè)備7和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備8相連接的CD播放器，以再現(xiàn)數(shù)字化的音頻信號(諸如PCM數(shù)據(jù))。輸入操作設(shè)備4是一個供用戶去操作輸入數(shù)據(jù)或者命令給該系統(tǒng)的設(shè)備。輸入操作設(shè)備4的輸出端與輸入選擇器開關(guān)5、和弦分析設(shè)備7、和弦進(jìn)行比較設(shè)備11、和音樂再現(xiàn)設(shè)備13相連接。
輸入選擇器開關(guān)5有選擇地將來自麥克風(fēng)輸入設(shè)備1和譜線輸入設(shè)備2的輸出信號中的一個提供給該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器6。輸入選擇器開關(guān)5響應(yīng)一個來自輸入操作設(shè)備4的命令來操作。
模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器6與和弦分析設(shè)備7和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備8相連接，數(shù)字化一個模擬音頻信號，并且將該數(shù)字化的音頻信號作為音樂數(shù)據(jù)提供給該數(shù)據(jù)存儲設(shè)備8。數(shù)據(jù)存儲設(shè)備8存儲從模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器6和音樂輸入設(shè)備3提供的該音樂數(shù)據(jù)(PCM數(shù)據(jù))，作為文件。
該和弦分析設(shè)備7通過執(zhí)行以后將會描述的和弦分析操作，按照提供的音樂數(shù)據(jù)來分析和弦。由和弦分析設(shè)備7分析的該音樂數(shù)據(jù)的和弦被作為第一和第二和弦候選者臨時存儲在暫存器10。數(shù)據(jù)存儲設(shè)備9存儲和弦進(jìn)行音樂數(shù)據(jù)(第一和弦進(jìn)行音樂數(shù)據(jù))，作為用于每個音樂片斷的文件，其是由該和弦分析設(shè)備7分析的結(jié)果。
和弦進(jìn)行比較設(shè)備11將作為一個搜索目標(biāo)的該和弦進(jìn)行音樂數(shù)據(jù)(第二和弦進(jìn)行音樂數(shù)據(jù))和存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備9中的該和弦進(jìn)行音樂數(shù)據(jù)相比較，并且檢測與該搜索目標(biāo)的和弦進(jìn)行音樂數(shù)據(jù)具有高相似性的和弦進(jìn)行音樂數(shù)據(jù)。顯示設(shè)備12顯示由該和弦進(jìn)行比較設(shè)備11進(jìn)行的比較結(jié)果，作為一列音樂片斷。
音樂再現(xiàn)設(shè)備13從該數(shù)據(jù)存儲設(shè)備8中讀出由該和弦進(jìn)行比較設(shè)備11作為示出最高的相似性檢測的該音樂片斷的數(shù)據(jù)文件，再現(xiàn)該數(shù)據(jù)，并且作為數(shù)字音頻信號輸出。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器14將由音樂再現(xiàn)設(shè)備13再現(xiàn)的該數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號。
該和弦分析設(shè)備7、和弦進(jìn)行比較設(shè)備11和音樂再現(xiàn)設(shè)備13每個響應(yīng)一個來自輸入操作設(shè)備4的命令來操作。
下面將詳細(xì)地描述該音樂處理系統(tǒng)的操作。
在這里，假定一個代表音樂聲音的模擬音頻信號被經(jīng)由輸入選擇器開關(guān)5從譜線輸入設(shè)備2提供給模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器6，然后，轉(zhuǎn)換為一個用于提供給該和弦分析設(shè)備7的數(shù)字信號，下面將描述該操作。
該和弦分析操作包括預(yù)處理、主處理和后期處理。該和弦分析設(shè)備7執(zhí)行作為該預(yù)處理的頻率誤差檢測操作。
在該頻率誤差檢測操作中，如圖2所示，時間變量T和譜帶數(shù)據(jù)F(N)每個被初始化為零，并且變量N例如被初始化為從-3到3的范圍(步驟S1)。輸入數(shù)字信號通過傅里葉變換以0.2秒的間隔經(jīng)受頻率變換，并且作為該頻率變換的結(jié)果，獲得頻率信息f(T)(步驟S2)。
當(dāng)前的信息f(T)、前兩次所獲得的先前的信息f(T-1)和信息f(T-2)被用于執(zhí)行移動平均處理(步驟S3)。在移動平均處理中，在過去的二個操作中獲得的頻率信息在0.6秒內(nèi)和弦?guī)缀醪蛔兓募俣ㄖ卤皇褂?。該移動平均處理通過以下的表達(dá)式來執(zhí)行f(T)＝(f(T)+f(T-1)/2.0+f(T-2)/3.0)/3.0 (1)在步驟S3之后，變量N被設(shè)置為-3(步驟S4)，并且確定是否該變量N小于4(步驟S5)。如果N＜4，在移動平均處理之后，從頻率信息f(T)中提取頻率分量f1(T)至f5(T)(步驟S6至S10)?；?10.0+2×N Hz作為基頻，頻率分量f1(T)至f5(T)被對于五個八度調(diào)節(jié)為十二個音階。該十二個音調(diào)是A、A#、B、C、C#、D、D#、E、F、F#、G和G#。圖3示出一個較高的八度比照如1.0的較低的音調(diào)A的十二個音調(diào)和音調(diào)A的頻率對比。在步驟S6，對于f1(T)，音調(diào)A是在110.0+2×N Hz上，在步驟S7，對于f2(T)，在2×(110.0+2×N)Hz上，在步驟S8，對于f3(T)，在4×(110.0+2×N)Hz上，在步驟S9，對于f4(T)，在8×(110.0+2×N)Hz上，和在步驟10，對于f5(T)，在16×(110.0+2×N)Hz上。
在步驟S6至S10之后，頻率分量f1(T)至f5(T)被轉(zhuǎn)換為用于一個八度的譜帶數(shù)據(jù)F′(T)(步驟S11)。該譜帶數(shù)據(jù)F′(T)可以表示為以下F′(T)＝f1(T)×5+f2(T)×4+f3(T)×3+f4(T)×2+f5(T) (2)更具體地說，頻率分量f1(T)至f5(T)被分別地加權(quán)，然后被相互相加。用于一個八度的該譜帶數(shù)據(jù)F′(T)被增加給該譜帶數(shù)據(jù)F(N)(步驟S12)。然后，該變量N增加一(步驟S13)，并且步驟S5被再次執(zhí)行。
只要在步驟S5中的N＜4維持不變，換言之，只要N是在從-3到+3的范圍，在步驟S6至S13中的操作被重復(fù)。因此，音調(diào)分量F(N)是用于包括從-3到+3范圍音調(diào)間隔誤差的一個八度的頻率分量。
如果在步驟S5中N≥4，則確定是否變量T小于一個預(yù)定值M(步驟S14)。如果T＜M，該變量T增加一(步驟S15)，并且步驟S2被再次執(zhí)行。通過M個頻率變換操作對于每個變量N生成用于頻率信息f(T)的譜帶數(shù)據(jù)F(N)。
如果在步驟S14中T≥M，則在對于每個變量N適合于一個八度的該譜帶數(shù)據(jù)F(N)中，具有其總和是最大的頻率分量的F(N)被檢測，并且在該檢測的F(N)中，N被設(shè)置為一個誤差值X(步驟S16)。
在整個音樂聲音(諸如由樂隊(duì)演奏的聲音)的音調(diào)間隔之間存在某個差值的情況下，該音調(diào)間隔可以通過預(yù)處理由獲得的誤差值X來補(bǔ)償，并且因此，可以執(zhí)行以下用于分析和弦的主處理。
一旦在預(yù)處理中檢測頻率誤差的操作結(jié)束，用于分析和弦的主處理被執(zhí)行。注意到，如果誤差值X是預(yù)先可用的，或者該誤差是不重要的，足以被忽略，該預(yù)處理可以被省略。在主處理中，和弦分析被對于音樂片斷從頭到尾執(zhí)行，因此，一個輸入數(shù)字信號被從該音樂片斷的開始部分提供給該和弦分析設(shè)備7。
如圖4所示，在該主處理中，執(zhí)行通過傅里葉變換的頻率變換，來以0.2秒的間隔輸入數(shù)字信號，并且獲得頻率信息f(T)(步驟S21)。這個步驟S21對應(yīng)于一個頻率轉(zhuǎn)換器。當(dāng)前的信息f(T)、前兩次獲得的先前的信息f(T-1)和信息f(T-2)被用于執(zhí)行移動平均處理(步驟S22)。步驟S21和S22被以與如上所述的步驟S2和S3同樣的方式執(zhí)行。
在步驟S22之后，在移動平均處理(步驟S23至S27)之后，頻率分量f1(T)至f5(T)被從頻率信息f(T)中提取。類似于以上描述的步驟S6至S10，該頻率分量f1(T)至f5(T)是在基于110.0+2×N Hz作為基頻對于五個八度調(diào)節(jié)的十二個音階中。該十二個音調(diào)是A、A#、B、C、C#、D、D#、E、F、F#、G和G#。在步驟S23，對于f1(T)，音調(diào)A是在110.0+2×N Hz上；在步驟S24，對于f2(T)，在2×(110.0+2×N)Hz上；在步驟S25，對于f3(T)，在4×(110.0+2×N)Hz上；在步驟S26，對于f4(T)，在8×(110.0+2×N)Hz上；和在步驟27，對于f5(T)，在16×(110.0+2×N)Hz上。在這里，N是在步驟S16中設(shè)置的X。
在步驟S23至S27之后，頻率分量f1(T)至f5(T)被轉(zhuǎn)換為用于一個八度的譜帶數(shù)據(jù)F′(T)(步驟S28)。，在步驟S28中的操作被使用表達(dá)式(2)以與如上所述的步驟S11同樣的方式執(zhí)行。該譜帶數(shù)據(jù)F′(T)包括音調(diào)分量。這些步驟S23至S28對應(yīng)于一個分量提取器。
在步驟S28之后，在譜帶數(shù)據(jù)F′(T)的音調(diào)分量之中具有最大強(qiáng)度電平的六個音調(diào)被選擇為候選者(步驟S29)，并且生成該六個候選者的二個和弦M1和M2(步驟S30)。六個候選者音調(diào)的一個被用作基礎(chǔ)音，以生成一個具有三個音調(diào)的和弦。更具體地說，設(shè)想是6C3和弦。形成每個和弦的三個音調(diào)的電平被相加。其相加結(jié)果值是最大的該和弦被設(shè)置為第一和弦候選者M(jìn)1，和具有第二最大相加結(jié)果的該和弦被設(shè)置為第二和弦候選者M(jìn)2。
當(dāng)譜帶數(shù)據(jù)F′(T)的音調(diào)分量示出如圖5所示的用于十二個音調(diào)的強(qiáng)度電平的時候，在步驟S29，六個音調(diào)A、E、C、G、B和D被選擇。來自這六個音調(diào)A、E、C、G、B和D的每個具有三個音調(diào)的三個一組是和弦Am(具有音調(diào)A、C和E)，和弦C(具有音調(diào)C、E和G)，和弦Em(具有音調(diào)E、B和G)，和弦G(具有音調(diào)G、B和D)，...。和弦Am(A、C、E)、和弦C(C、E、G)、和弦Em(E、B、G)以及和弦G(G、B、D)的總的強(qiáng)度電平分別地是12、9、7和4。因此，在步驟S30，和弦Am被設(shè)置為第一和弦候選者M(jìn)1，其總的強(qiáng)度電平是最大的，即，12。和弦C被設(shè)置為第二和弦候選者M(jìn)2，其總的強(qiáng)度電平是第二最大的，即，7。
當(dāng)在該譜帶數(shù)據(jù)F′(T)中的音調(diào)分量示出如圖6所示的用于十二個音調(diào)的強(qiáng)度電平的時候，在步驟S29，六個音調(diào)C、G、A、E、B和D被選擇。從這六個音調(diào)C、G、A、E、B和D中選擇出來的由三個音調(diào)生成的三個一組是和弦C(具有音調(diào)C、E和G)，和弦Am(具有音調(diào)A、C和E)，和弦Em(具有音調(diào)E、B和G)，和弦G(具有音調(diào)G、B和D)，...。和弦C(C、E、G)、和弦Am(A、C、E)、和弦Em(E、B、G)以及和弦G(G、B、D)的總的強(qiáng)度電平分別地是11、10、7和6。因此，在步驟S30，和弦C被設(shè)置為第一和弦候選者M(jìn)1，其總的強(qiáng)度電平是最大的，即，11。和弦Am被設(shè)置為第二和弦候選者M(jìn)2，其總的強(qiáng)度電平是第二最大的，即，10。
形成一個和弦的音調(diào)的數(shù)目不必是三個，并且例如存在一個具有四個的和弦，諸如屬7和減7。具有四個音調(diào)的和弦被劃分為兩個或更多個每個具有三個音調(diào)的和弦，如圖7所示。因此，類似于以上所述的三個音調(diào)的和弦，二個和弦候選者可以按照在譜帶數(shù)據(jù)F′(T)中的該音調(diào)分量的強(qiáng)度電平被設(shè)置用于這些四個音調(diào)的和弦。
在步驟S30之后，確定是否存在和在步驟S30設(shè)置的數(shù)量一樣多的和弦(步驟S31)。如果在該強(qiáng)度電平中的差值不是足夠大以在步驟30選擇至少三個音調(diào)，則沒有和弦候選者被設(shè)置。這是為什么步驟S31被執(zhí)行。如果和弦候選者的數(shù)目＞0，那么確定是否和弦候選者的數(shù)目大于一(步驟S32)。
如果在步驟S31確定和弦候選者的數(shù)目＝0，在先前的主處理中以T-1(大約0.2秒之前)設(shè)置的該和弦候選者M(jìn)1和M2被設(shè)置為當(dāng)前的和弦候選者M(jìn)1和M2(步驟S33)。如果在步驟S32，和弦候選者的數(shù)目＝1，這指的是在當(dāng)前的步驟S30中，僅僅已經(jīng)設(shè)置了該第一候選者M(jìn)1，因此，第二和弦候選者M(jìn)2被設(shè)置為與第一和弦候選者M(jìn)1相同的和弦(步驟S34)。這些步驟S29至S34對應(yīng)于一個和弦候選者檢測器。
如果在步驟S32確定和弦候選者的數(shù)目＞1，這指的是在當(dāng)前的步驟S30中，設(shè)置了該第一和第二候選者M(jìn)1和M2兩者，因此，時間和第一和第二和弦候選者M(jìn)1和M2被存儲在該暫存器10中(步驟S35)。時間和第一和第二和弦候選者M(jìn)1和M2被作為一個組存儲在該暫存器10中，如圖8所示。時間是主處理執(zhí)行多少次的數(shù)目，并且由對于每個0.2秒遞增的T表示。第一和第二和弦候選者M(jìn)1和M2被以T的順序存儲。
更具體地說，基調(diào)(基礎(chǔ)音)和其屬性的組合被使用，以便在該暫存器10中基于1個字節(jié)存儲每個和弦候選者，如圖8所示。基調(diào)表示調(diào)節(jié)的十二個音調(diào)的一個，并且該屬性表示和弦的一種類型，諸如大調(diào){4，3}，小調(diào){3，4}，屬7候選者{4，6}，和減7(dim7)候選者{3，3}。在大括號{ }中的數(shù)字表示當(dāng)半音是1的時候在三個音調(diào)之中的差值。用于屬7的典型的候選者是{4，3，3}，并且典型的減7(dim7)候選者是{3，3，3}，但是上述的表示被采用以便表示它們具有三個音調(diào)。
如圖9A所示，12個基調(diào)每個是基于16位(以十六進(jìn)制表示法)表示的。如圖9B所示，表示和弦類型的每個屬性其是基于16位(以十六進(jìn)制表示法)表示的?；{(diào)的較低階的四位字節(jié)和其屬性的較低階的四位字節(jié)被在以那個順序組合，并且以八位(一個字節(jié))的形式用作和弦候選者，如圖9C所示。
在步驟S33或者S34被執(zhí)行之后，立即執(zhí)行步驟S35。
在步驟S35被執(zhí)行之后，確定是否該音樂已經(jīng)結(jié)束(步驟S36)。例如，如果不再有輸入模擬音頻信號，或者如果有來自輸入操作設(shè)備4的表示音樂末尾的輸入操作，則確定該音樂已經(jīng)結(jié)束。據(jù)此，該主處理結(jié)束。
在確定該音樂結(jié)束以前，變量T被增加一(步驟S37)，并且步驟S21被再次執(zhí)行。步驟S21被以0.2秒的間隔執(zhí)行，換言之，在從先前的處理執(zhí)行開始0.2秒之后，該處理被再次執(zhí)行。
在后期處理中，如圖10所示，所有的第一和第二和弦候選者M(jìn)1(0)至M1(R)和M2(0)至M2(R)被從該暫存器10中讀出(步驟S41)。零表示起始點(diǎn)，并且在起始點(diǎn)上的第一和第二和弦候選者是M1(0)和M2(0)。字母R表示終點(diǎn)，并且在終點(diǎn)上的第一和第二和弦候選者是M1(R)和M2(R)。從而讀出的這些第一和弦候選者M(jìn)1(0)至M1(R)和第二和弦候選者M(jìn)2(0)至M2(R)經(jīng)歷平滑處理(步驟S42)。不考慮該和弦的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，當(dāng)該候選者被以0.2秒的間隔檢測的時候，執(zhí)行平滑，以消除由包括在該和弦候選者中的噪聲所引起的誤差。作為特定的平滑方法，確定是否由M1(t-1)≠M(fèi)1(t)和M1(t)≠M(fèi)1(t+1)表示的關(guān)系代表三個順序的第一和弦候選者M(jìn)1(t-1)、M1(t)和M1(t+1)。如果該關(guān)系被建立，M1(t)被均衡為M1(t+1)。該確定處理被對于第一和弦候選者的每個執(zhí)行。平滑被以同樣方式對第二和弦候選者執(zhí)行。注意到，不是均衡M1(t)為M1(t+1)，而可以是M1(t+1)可以被均衡為M1(t)。
在平滑之后，第一和第二和弦候選者被互換(步驟S43)。在與0.6秒一樣短的時間中，和弦變化存在很小的可能性。但是，信號輸入階段的頻率特性和在信號輸入的時候的噪聲可以引起在譜帶數(shù)據(jù)F′(T)中的每個音調(diào)分量的頻率波動，使得第一和第二和弦候選者可以被在0.6秒內(nèi)互換。步驟S43被作為對于該可能性的彌補(bǔ)執(zhí)行。作為第一和第二和弦候選者特定的互換方法，以下的確定被對于五個順序的第一和弦候選者M(jìn)1(t-2)、M1(t-1)、M1(t)、M1(t+1)和M1(t+2)，和五個對應(yīng)于第一候選者的第二順序的和弦候選者M(jìn)2(t-2)、M2(t-1)、M2(t)、M2(t+1)和M2(t+2)執(zhí)行。更具體地說，確定是否由M1(t-2)＝M1(t+2)、M2(t-2)＝M2(t+2)、M1(t-1)＝M1(t)＝M1(t+1)＝M2(t-2)和M2(t-1)＝M2(t)＝M2(t+1)＝M1(t-2)表示的關(guān)系式被建立。如果該關(guān)系式被建立，M1(t-1)＝M1(t)＝M1(t+1)＝M1(t-2)和M2(t-1)＝M2(t)＝M2(t+1)＝M2(t-2)被確定，并且和弦被在M1(t-2)和M2(t-2)之間互換。注意到，和弦可以在M1(t+2)和M2(t+2)之間，而不是在M1(t-2)和M2(t-2)之間互換。也確定是否由M1(t-2)＝M1(t+1)、M2(t-2)＝M2(t+1)、M1(t-1)＝M(t)＝M1(t+1)＝M2(t-2)和M2(t-1)＝M2(t)＝M2(t+1)＝M1(t-2)表示的關(guān)系式被建立。如果該關(guān)系式被建立，M1(t-1)＝M(t)＝M1(t-2)和M2(t-1)＝M2(t)＝M2(t-2)被確定，并且和弦被在M1(t-2)和M2(t-2)之間互換。和弦可以在M1(t+1)和M2(t+1)之間，而不是在M1(t-2)和M2(t-2)之間互換。
在步驟S41，讀出隨時間而變化的第一和弦候選者M(jìn)1(0)至M1(R)和第二和弦候選者M(jìn)2(0)至M2(R)，如圖11所示，在步驟S42，該平均被執(zhí)行以獲得校正的結(jié)果，如圖12所示。此外，在步驟S43中的該和弦互換校正第一和第二和弦候選者的波動，如圖13所示。注意到，圖11至13通過一個直線圖示出在和弦方面的變化，其中在垂直線上的位置對應(yīng)于和弦的種類。
在步驟S43和弦互換之后，在第一和弦候選者M(jìn)1(0)至M1(R)的和弦轉(zhuǎn)折點(diǎn)t上的候選者M(jìn)1(t)，和在第二和弦候選者M(jìn)2(0)至M2(R)的和弦轉(zhuǎn)折點(diǎn)t上的M2(t)被檢測(步驟S44)，并且用于第一和第二和弦候選者的每個的該檢測點(diǎn)t(4字節(jié))和和弦(4字節(jié))被存儲在該數(shù)據(jù)存儲設(shè)備9中(步驟S45)。在步驟S45存儲的用于一個音樂片斷的數(shù)據(jù)是和弦進(jìn)行音樂數(shù)據(jù)。這些步驟S41至S45對應(yīng)于一個平滑裝置。
在步驟S43互換該和弦之后，當(dāng)?shù)谝缓偷诙拖液蜻x者M(jìn)1(0)至M1(R)和M2(0)至M2(R)隨時間波動的時候，如圖14A所示，在轉(zhuǎn)折點(diǎn)上的該時間和和弦被作為數(shù)據(jù)提取。圖14B示出在第一和弦候選者F、G、D、Bb(B平的)和F之中在轉(zhuǎn)折點(diǎn)上數(shù)據(jù)的內(nèi)容，其可以表示為十六進(jìn)制數(shù)據(jù)0x08、0x0A、0x05、0x01和0x08。轉(zhuǎn)折點(diǎn)t是T1(0)、T1(1)、T1(2)、T1(3)和T1(4)。圖14C示出在第二和弦候選者C、Bb、F#m、Bb和C之中在轉(zhuǎn)折點(diǎn)上的數(shù)據(jù)內(nèi)容，其可以表示為十六進(jìn)制數(shù)據(jù)0x03、0x01、0x29、0x01和0x03。轉(zhuǎn)折點(diǎn)t是T2(0)、T2(1)、T2(2)、T2(3)和T2(4)。在圖14B和14C中示出的數(shù)據(jù)內(nèi)容被在步驟S45與音樂片斷的識別信息一起作為文件以在圖14D中示出的形式存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備9中。
如上所述的和弦分析操作被對于表示不同的音樂聲音的模擬音頻信號重復(fù)。以這種方法，和弦進(jìn)行音樂數(shù)據(jù)被作為用于多個音樂片斷的每個的文件存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備9。以上描述的和弦分析操作被對于代表從音樂輸入設(shè)備3提供的音樂聲音的數(shù)字音頻信號執(zhí)行，并且和弦進(jìn)行音樂數(shù)據(jù)被存儲在該數(shù)據(jù)存儲設(shè)備9中。注意到，在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備9中對應(yīng)于和弦進(jìn)行音樂數(shù)據(jù)的PCM信號的音樂數(shù)據(jù)被存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備8中。
在步驟S44，在第一和弦候選者的和弦轉(zhuǎn)折點(diǎn)上的第一和弦候選者和在第二和弦候選者的和弦轉(zhuǎn)折點(diǎn)上的第二和弦候選者被檢測。然后，該檢測的候選者形成最終的和弦進(jìn)行音樂數(shù)據(jù)，因此，每個音樂片斷的容積可以被降低，正如好比是壓縮數(shù)據(jù)，諸如MP3，并且用于每個音樂片斷的數(shù)據(jù)可以被以高速處理。
寫入該數(shù)據(jù)存儲設(shè)備9中的和弦進(jìn)行音樂數(shù)據(jù)是臨時與實(shí)際的音樂同步的和弦數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)和弦實(shí)際上是通過音樂再現(xiàn)設(shè)備13僅僅使用第一和弦候選者或者第一和第二和弦候選者的邏輯和輸出再現(xiàn)的時候，伴唱可以被播放給該音樂。
圖15示出本發(fā)明的另一個實(shí)施例。在圖15中的該音樂處理系統(tǒng)中，在圖1中的系統(tǒng)中的和弦分析設(shè)備7、暫存器10以及和弦進(jìn)行比較設(shè)備11是由計(jì)算機(jī)21形成的。該計(jì)算機(jī)21按照存儲在該存儲設(shè)備22中的程序執(zhí)行以上描述的和弦分析操作和音樂搜索操作。該存儲設(shè)備22不必是硬盤驅(qū)動器，并且可以是一個用于存儲介質(zhì)的驅(qū)動器。在該情況下，和弦進(jìn)行音樂數(shù)據(jù)可以被寫入該存儲介質(zhì)中。
如上所述，本發(fā)明包括頻率變換裝置、分量提取裝置、和弦候選者檢測裝置和平滑裝置。因此，可以按照一個代表該音樂片斷聲音的音頻信號檢測音樂片斷的和弦進(jìn)行，從而，可以容易地獲得以該和弦進(jìn)行為特征的數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種用于生成音樂數(shù)據(jù)的設(shè)備，包括頻率變換裝置，用于以預(yù)定的時間間隔，將表示音樂片斷的輸入音頻信號變換為表示頻率分量的幅值的頻率信號；分量提取裝置，用于以所述預(yù)定的時間間隔，從通過所述頻率變換裝置獲得的所述頻率信號中提取與多個調(diào)音分別相對應(yīng)的若干頻率分量；和弦候選者檢測裝置，用于檢測作為所述第一和第二和弦候選者的二個和弦，所述二個和弦每個由一組三個頻率分量形成，所述三個頻率分量具有由所述分量提取裝置提取的所述與多個調(diào)音相對應(yīng)的若干頻率分量的大的總電平；以及平滑裝置，用于平滑由所述和弦候選者檢測裝置重復(fù)檢測的所述第一和第二和弦候選者的序列，以生成音樂數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生成音樂數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中，所述頻率變換裝置對于該頻率信號執(zhí)行移動平均處理，用于輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生成音樂數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中，所述分量提取裝置包括濾波裝置，用于提取與多個八度的每個調(diào)音相對應(yīng)的每個頻率分量；和加權(quán)和相加裝置，用于分別對從所述濾波裝置輸出的各頻率分量的電平進(jìn)行加權(quán)并且相加起來，以輸出與一個八度的相應(yīng)調(diào)音相對應(yīng)的頻率分量，所述頻率分量的每個對應(yīng)于每個八度的每個調(diào)音。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生成音樂數(shù)據(jù)的設(shè)備，還包括頻率誤差檢測裝置，用于檢測在與所述輸入音頻信號的每個調(diào)音相對應(yīng)的頻率分量中的頻率誤差，其中，所述分量提取裝置將該頻率誤差增加到每個調(diào)音的頻率上，用于補(bǔ)償，并且在已經(jīng)補(bǔ)償之后，提取一個頻率分量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的用于生成音樂數(shù)據(jù)的設(shè)備，所述頻率誤差檢測裝置包括第二頻率變換裝置，用于以預(yù)定的時間間隔，將所述輸入音頻信號變換為表示頻率分量的幅值的頻率信號；指定裝置，用于每當(dāng)所述第二頻率變換裝置執(zhí)行頻率變換預(yù)定的次數(shù)時，指定多個頻率誤差中的一個；濾波裝置，用于提取每個頻率分量和所述一個頻率誤差，其中，每個頻率分量具有與多個八度的每個調(diào)音相對應(yīng)的頻率；加權(quán)和相加裝置，用于分別對從所述濾波裝置輸出的各頻率分量的電平進(jìn)行加權(quán)并且相加起來，以輸出與一個八度的每個調(diào)音相對應(yīng)的一個頻率分量，所述頻率分量對應(yīng)于每個八度的每個調(diào)音；和相加裝置，用于對于多個頻率誤差的每一個，計(jì)算所述一個八度的每個頻率分量的電平的總和，其中，具有由所述相加裝置提供的最高電平的頻率誤差被采用作為檢測的頻率誤差。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生成音樂數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中，所述和弦候選者檢測裝置將由具有總電平的最大值的一組三個頻率分量形成的和弦定義為所述第一和弦候選者，以及將由具有總電平的第二最大值的一組三個頻率分量形成的和弦定義為所述第二和弦候選者。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生成音樂數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中，所述平滑裝置修改所述第一和弦候選者或者所述第二和弦候選者的內(nèi)容，使得在所述第一和弦候選者的序列中預(yù)定數(shù)量的連續(xù)第一和弦候選者是彼此相等的，以及在所述第二和弦候選者的序列中預(yù)定數(shù)量的連續(xù)第二和弦候選者是彼此相等的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生成音樂數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中，所述平滑裝置在所述第一和第二和弦候選者的每個序列中的和弦變化的時間點(diǎn)處僅僅提供一個和弦候選者。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生成音樂數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中，所述平滑裝置包括誤差消除裝置，當(dāng)在所述第一和弦候選者的序列具有三個連續(xù)的第一和弦候選者中，開始的第一和弦候選者與中間的第一和弦候選者不同以及中間的第一和弦候選者與末尾的第一和弦候選者不同時，該誤差消除裝置用于使中間的第一和弦候選者與開始的第一和弦候選者或者末尾的第一和弦候選者相同，并且當(dāng)在所述第二和弦候選者的序列具有三個連續(xù)的第二和弦候選者中，開始的第二和弦候選者與中間的第二和弦候選者不同并且中間的第二和弦候選者與末尾的第二和弦候選者不同時，該誤差消除裝置用于使中間的第二和弦候選者與開始的第二和弦候選者或者末尾的第二和弦候選者相同，以及調(diào)換裝置，當(dāng)在所述第一和弦候選者的序列具有五個連續(xù)的第一和弦候選者以及在所述第二和弦候選者的序列具有五個連續(xù)的第二和弦候選者中，第一和弦候選者的第一個與第一和弦候選者的第五個是相同的；第二和弦候選者的第一個與第二和弦候選者的第五個是相同的；第一和弦候選者的第二個、第三個和第四個和第二和弦候選者的第五個是彼此相同的；以及第二和弦候選者的第二個、第三個和第四個和第一和弦候選者的第五個是彼此相同的時，該調(diào)換裝置用于使第一和弦候選者的第一個或者第一和弦候選者的第五個與第一和弦候選者的第二個或者第四個相同，以及使第二和弦候選者的第一個或者第二和弦候選者的第五個與第二和弦候選者的第二個至第四個相同；以及當(dāng)在第一和弦候選者的序列具有連續(xù)的第一和弦候選者的第一個至第四個以及在第二和弦候選者的序列具有連續(xù)的第二和弦候選者的第一個至第四個中，第一和弦候選者的第一個與第一和弦候選者的第四個是相同的；第二和弦候選者的第一個與第二和弦候選者的第四個是相同的；第一和弦候選者的第二個、第一和弦候選者的第三個和第二和弦候選者的第一個是彼此相同的；以及第二和弦候選者的第二個、第二和弦候選者的第三個和第一和弦候選者的第一個是彼此相同的時，該調(diào)換裝置用于使第一和弦候選者的第一個或者第一和弦候選者的第四個與第一和弦候選者的第二個和第三個相同，以及使第二和弦候選者的第一個或者第二和弦候選者的第四個與第二和弦候選者的第二個和第三個相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生成音樂數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中，所述音樂數(shù)據(jù)表示在第一和第二和弦候選者的每個序列中的一個和弦以及和弦變化的時間點(diǎn)。
11.一種用于生成音樂數(shù)據(jù)的方法，包括步驟以預(yù)定的時間間隔，將表示音樂片斷的輸入音頻信號變換為表示頻率分量的幅值的頻率信號；以預(yù)定的時間間隔，從所述頻率信號中提取與多個調(diào)音分別相對應(yīng)的若干頻率分量；檢測作為所述第一和第二和弦候選者的二個和弦，其中，所述兩個和弦的每個由一組三個頻率分量的形成，所述三個頻率分量具有所述與提取的多個音調(diào)相對應(yīng)的若干頻率分量的大的總電平；以及平滑相應(yīng)的檢測的第一和第二和弦候選者的序列，以生成音樂數(shù)據(jù)。
12.一種計(jì)算機(jī)可讀程序，其適合于執(zhí)行用于根據(jù)表示音樂片斷的輸入音頻信號來生成音樂數(shù)據(jù)的方法，該程序包括頻率變換步驟，用于以預(yù)定的時間間隔，將所述輸入音頻信號變換為表示頻率分量的幅值的頻率信號；分量提取步驟，用于以預(yù)定的時間間隔，從在所述頻率變換步驟獲得的頻率信號中提取與調(diào)音分別相對應(yīng)的若干頻率分量；和弦候選者檢測步驟，用于檢測作為所述第一和第二和弦候選者的二個和弦，所述二個和弦的每個由一組三個頻率分量形成，所述三個頻率分量具有在所述分量提取步驟中提取的所述與多個音調(diào)相對應(yīng)的若干頻率分量的大的總電平；以及平滑步驟，用于平滑在所述和弦候選者檢測步驟中重復(fù)檢測的所述第一和第二和弦候選者的序列，以生成音樂數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種用于生成音樂數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法。每個執(zhí)行以預(yù)定的時間間隔變換表示音樂片斷的輸入音頻信號為表示頻率分量幅值的頻率信號；從頻率信號中分別地以預(yù)定的時間間隔提取對應(yīng)于調(diào)音的頻率分量；檢測作為第一和第二和弦候選者的二個和弦，該二個和弦每個由一組三個頻率分量形成，該三個頻率分量具有對應(yīng)于提取的音調(diào)的該頻率分量的大的總電平；和平滑檢測的第一和第二和弦候選者的序列，以生成音樂數(shù)據(jù)。
文檔編號G10G3/04GK1717716SQ20038010453
公開日2006年1月4日 申請日期2003年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月29日
發(fā)明者莪山真一 申請人:先鋒株式會社