一种对于乐器的协同信号处理的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种对于乐器的协同信号处理的方法及装置，步骤为，S1、第一拾音装置与第二拾音装置分别收集乐器的音频信号，通过第一拾音装置的音频信号对第二拾音装置控制，并进行降噪处理；S2、将第一拾音装置的音频信号输入至低频信号分析系统分析处理，将第二拾音装置的音频信号输入至高频信号分析系统分析处理；S3、提取第一拾音装置的低频信号与第二拾音装置的高频信号进行整合，乐器的低频部分采用低频信号，乐器的高频部分采用高频信号，整合成为同时具有低频部分与高频部分的乐器信号；装置包括拾振器、麦克风、降噪模块以及音频信号处理模块。既结合拾振器以及麦克风优势，又兼顾降噪的功能，使得乐器音频信号的更加完整、效果突出。

A method and device of collaborative signal processing for musical instruments

【技术实现步骤摘要】
一种对于乐器的协同信号处理的方法及装置
本专利技术涉及乐器音乐信号处理
，尤其是涉及一种对于乐器的协同信号处理的方法及装置。
技术介绍
目前，在乐器的音频信号拾取以及处理行业中，大多采用拾振器或者麦克风进行音频信号的拾取；专利申请号为CN201210516769.X，专利技术名称为“单声道多音音乐信号的自动转录方法及装置”的中国专利披露了一种单独用麦克风采集音乐信号的技术和处理方法，主要解决多音音乐信号转录或乐谱准确率不高的问题；专利申请号为201910134812.8，专利技术名称为“一种乐器辅助智能教学系统及其教学方法”的中国专利，披露了一种单独用拾振器采集音乐信号的技术和处理方法，主要解决在使用乐器时无法对弹奏力度进行检测的问题。在实际的运用场景中，由麦克风单独拾音会受到较多的干扰，例如环境噪音、其他乐器声音等，这些噪音影响对目标乐器拾音，另外麦克风对高频响应较好但是对低频响应较差，会对乐器拾音低频部分造成影响；而拾振器对高频响应较差而对低频响应较好，其只拾取固体震动信号并且具有降噪特性；而目前还没有将两者优点结合使用的方式。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种对于乐器的协同信号处理的方法及装置，通过对拾振器信号的判断来实现麦克风信号的接收，且同时具有拾振器拾取低频部分与麦克风拾取高频部分的优点，还能兼顾降噪功能。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种对于乐器的协同信号处理的方法，该处理方法的步骤为，S1、通过第一拾音装置与第二拾音装置分别收集乐器的音频信号，并进行降噪处理，所述的第一拾音装置对低频信号有良好的响应，所述的第二拾音装置对高频信号有良好的响应；S2、将第一拾音装置收集的音频信号输入至低频信号分析系统进行分析处理区分高频信号识别结果与低频信号识别结果，将第二拾音装置收集的音频信号输入至高频信号分析系统进行分析处理区分低频信号识别结果与高频信号识别结果；S3、提取低频信号分析系统内的低频信号识别结果，提取高频信号分析系统内的高频信号识别结果，将两者进行整合，乐器的低频部分采用低频信号识别结果，乐器的高频部分采用高频信号识别结果，整合成为同时具有低频部分与高频部分的乐器信号。进一步具体的，在步骤S1中收集音频信号的方法为，S11、通过多次试验乐器正常弹奏振动的音频信号获取音频信号强度阈值；S12、第一拾音装置开始收集乐器的实时音频信号，并判断实时音频信号强度是否超过音频信号强度阈值，若否，则将第一拾音装置收集的实时音频信号丢弃，若是，则进入步骤S13；S13、第二拾音装置开始收集音频信号，并进行降噪处理。进一步具体的，在步骤S11中试验的方式为，收集乐器由不振动时刻至振动时刻的音频信号，获取该段时间内平均音频信号强度，通过多次试验获取多个平均音频信号强度，从中选取最小值为音频信号强度阈值。进一步具体的，在步骤S13中降噪处理的方法为，根据第一拾音装置的音频信号主动对第二拾音装置的音频信号进行降噪处理，得到消除噪音后的第二拾音装置的音频信号；其中第一拾音装置获取的音频信号为乐器的固体振动信号转化而来。进一步具体的，在步骤S2中对于第一拾音装置收集的音频信号以及第二拾音装置收集的音频信号分析处理的方法为，S21、对收集的音频信号进行信息切分，按照相同的时间长度将音频信号切分为若干个音频片段；S22、对每个音频片段提取频谱特征，通过短时傅里叶变换、常数Q变换以及梅尔倒谱提取频谱特征；S23、对切分信息进行整合，根据音高提取方法，从上述频谱特征中提取频谱维度的音高、力度以及起止时间的音符序列，并累计音符序列形成集合；第一拾音装置的音频信号形成第一拾音集合，第二拾音装置的音频信号形成第二拾音集合；S24、计算音频信号的中间频率阈值，根据获取的音频信号中固定的音符序列，得到音高所对应的基频，从获取的音频信号的音高从低至高或者从高至低依次选取若干中间频率，通过单个中间频率计算音频信号并与基频进行对比后形成若干准确率数据，选取对应准确率最高的中间频率为中间频率阈值；S25、在第一拾音集合内以中间频率阈值为界限区分的高频信号识别结果与低频信号识别结果，在第二拾音集合内以中间频率阈值为界限区分的低频信号识别结果与高频信号识别结果。进一步具体的，在步骤S24中中间频率准确率的计算方式为，以选取的中间频率为界，音频信号中小于或等于该中间频率的音频信号通过第一拾音装置获得，音频信号中大于该中间频率的音频信号通过第二拾音装置获得，并将低频信号以及高频信号与基频进行对比得到其准确率。一种对于乐器的协同信号处理装置，包括拾振器，设置于乐器上用于获取乐器振动发出的振动信号并转化为音频信号输出；麦克风，设置于乐器旁用于获取乐器振动后通过空气传播的振动信号并转化为音频信号输出；降噪模块，连接拾振器与麦克风用于接收拾振器与麦克风的音频信号并通过拾振器的音频信号过滤麦克风的音频信号的噪音；协同信号处理模块，连接拾振器与麦克风用于根据拾振器的音频信号判断是否开启麦克风；音频信号处理模块，分为拾振器信号处理分析系统、麦克风信号处理分析系统以及整合系统；所述的拾振器信号处理分析系统用于处理拾振器输出的音频信号并区分高频信号识别结果与低频信号识别结果，所述的麦克风信号处理分析系统用于处理麦克风输出的音频信号并区分低频信号识别结果与高频信号识别结果，整合系统提取拾振器信号处理分析系统的低频信号识别结果以及麦克风信号分析系统的高频信号识别结果整合后输出乐器信号。进一步具体的，所述的拾振器与降噪模块之间、麦克风与降噪模块之间为有线连接或者无线连接。进一步具体的，所述的无线连接包括蓝牙连接、红外线连接、无线网络连接。进一步具体的，所述的拾振器贴于乐器的表面或者内壁。本专利技术的有益效果是：相比单拾振器和单麦克风的方案，该方案的优点，同时获取拾振器和麦克风两路信号，由于拾振器和麦克风在对低频和高频部分信号获取方面各有优势，分别取其优势部分整合并获取整合后的结果，既可以结合拾振器对于低频信号的优势以及麦克风对于高频信号的优势，又可以兼顾降噪的功能，使得乐器音频信号的更加完整、效果突出。附图说明图1是本专利技术协同处理方法的流程示意图；图2是本专利技术音频信号处理分析方法的流程示意图；图3是本专利技术协同信号处理装置的结构示意图。图中：1、拾振器；2、麦克风；3、降噪模块；4、音频信号处理模块；5、协同信号处理模块；41、拾振器信号处理分析系统；42、麦克风信号处理分析系统；43、整合系统。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作详细的描述。如图1所示一种对于乐器的协同信号处理的方法，该处理方法的步骤为，S1、通过第一拾音装置与第二拾音装置分别收集乐器的音频信号，并进行降噪处理，第一拾音装置在本案中采用拾振器，拾振器对乐器的低频信号具有良好的响应能够很好的进行还原，第二拾本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对于乐器的协同信号处理的方法，其特征在于，该处理方法的步骤为，/nS1、通过第一拾音装置与第二拾音装置分别收集乐器的音频信号，并进行降噪处理，所述的第一拾音装置对低频信号有良好的响应，所述的第二拾音装置对高频信号有良好的响应；/nS2、将第一拾音装置收集的音频信号输入至低频信号分析系统进行分析处理区分高频信号识别结果与低频信号识别结果，将第二拾音装置收集的音频信号输入至高频信号分析系统进行分析处理区分低频信号识别结果与高频信号识别结果；/nS3、提取低频信号分析系统内的低频信号识别结果，提取高频信号分析系统内的高频信号识别结果，将两者进行整合，乐器的低频部分采用低频信号识别结果，乐器的高频部分采用高频信号识别结果，整合成为同时具有低频部分与高频部分的乐器信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种对于乐器的协同信号处理的方法，其特征在于，该处理方法的步骤为，
S1、通过第一拾音装置与第二拾音装置分别收集乐器的音频信号，并进行降噪处理，所述的第一拾音装置对低频信号有良好的响应，所述的第二拾音装置对高频信号有良好的响应；
S2、将第一拾音装置收集的音频信号输入至低频信号分析系统进行分析处理区分高频信号识别结果与低频信号识别结果，将第二拾音装置收集的音频信号输入至高频信号分析系统进行分析处理区分低频信号识别结果与高频信号识别结果；
S3、提取低频信号分析系统内的低频信号识别结果，提取高频信号分析系统内的高频信号识别结果，将两者进行整合，乐器的低频部分采用低频信号识别结果，乐器的高频部分采用高频信号识别结果，整合成为同时具有低频部分与高频部分的乐器信号。


2.根据权利要求1所述的对于乐器的协同信号处理的方法，其特征在于，在步骤S1中收集音频信号的方法为，
S11、通过多次试验乐器正常弹奏振动的音频信号获取音频信号强度阈值；
S12、第一拾音装置开始收集乐器的实时音频信号，并判断实时音频信号强度是否超过音频信号强度阈值，若否，则将第一拾音装置收集的实时音频信号丢弃，若是，则进入步骤S13；
S13、第二拾音装置开始收集音频信号，并进行降噪处理。


3.根据权利要求2所述的对于乐器的协同信号处理的方法，其特征在于，在步骤S11中试验的方式为，收集乐器由不振动时刻至振动时刻的音频信号，获取该段时间内平均音频信号强度，通过多次试验获取多个平均音频信号强度，从中选取最小值为音频信号强度阈值。


4.根据权利要求2所述的对于乐器的协同信号处理的方法，其特征在于，在步骤S13中降噪处理的方法为，根据第一拾音装置的音频信号主动对第二拾音装置的音频信号进行降噪处理，得到消除噪音后的第二拾音装置的音频信号；其中第一拾音装置获取的音频信号为乐器的固体振动信号转化而来。


5.根据权利要求1所述的对于乐器的协同信号处理的方法，其特征在于，在步骤S2中对于第一拾音装置收集的音频信号以及第二拾音装置收集的音频信号分析处理的方法为，
S21、对收集的音频信号进行信息切分，按照相同的时间长度将音频信号切分为若干个音频片段；
S22、对每个音频片段提取频谱特征，通过短时傅里叶变换、常数Q变换以及梅尔倒谱提取频谱特征；
S23、对切分信息进行整合，根据音高提取方法，从上述频谱特征中提取频谱维度的音高、力度以及起止时间的音符...

【专利技术属性】
技术研发人员：张向东，王剑龙，段应杰，李明，黄天晟，汪磊，
申请(专利权)人：苏州缪斯谈谈科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32