音程和音程差抽出方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种及音程及音程差抽出方法及其装置，两种声音信号被抽出音调，由低通滤波器去除颤音成分，后用基本频率进行规格化，供给到线性浮动变换部中，用二进制表示的声音信号的规格化的频率数据变换成浮动小数点表现形式，将其尾数部供给到变换部内，进行运算，计算出八度音内音程，供给到减法器内，计算出八度音内音程的差，用２的补数表示的二进制数据向左偏程１位后行绝对值化，抽出音程差。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从声音频率中抽出音程的音程抽出方法、和从两种声音频率中抽出音程差的音程差抽出方法，以及利用这些方法的音程差抽出装置，尤其涉及适用于卡拉OK评分装置等的音程和音程差抽出方法以及音程差抽出装置。从声音信号的频率中抽出音程、或者抽出与标准声音信号的音程差，这种技术已被应用于根据声音信号来识别音程、或者对被识别的音声进行评分的各种领域。下面说明现有的音程抽出方法。图5是用C调的等分平均音阶来表示从43.654Hz到5587.7Hz的频率的图。根据该图，若求出频率和半音单位(100cent单位)的音程的关系，则可利用下列式(1)。f＝C*2(p+q/12)......(1)式中，f是声音的频率，C是基本频率。基本频率C例如设定为16.351Hz。另外，p是八度音(オクタ-ブ)数，q是八度音内音程。八度音内音程q，例如用半音单位规定，分别对应于音程符号C、C#、D、D#、E、F、F#、G、G#、A、A#、B，用0、1、2、3......、11的数值表示，所以，p是0以上的整数，q是满足0≤q＜12的数值。根据式(1)，可以按下列式(2)求出音程。p+q/12＝log2(f/c)......(2)式中，与式(2)的右边相对应的左边的p和q的组合有许多种，但是，能满足p为0以上的整数而且q为0≤q＜12的条件的p、q的组合是一种，所以，把该p、q的组合抽出作为音程即可。例如，若规定f＝440Hz，则式(2)的右边变成式(3)的形式。log2(440/16.351)＝4.75......(3)所以，在此情况下，可以求出音程为p＝4，q＝0.75×12＝9。在求两种声音的音程差的情况下，可以根据按上述式(2)求出的两个音程p1、p2和q1、q2，用下列式(4)求出音程差d。d＝|(12*p1+q1)-(12*p2+q2)|......(4)然而，按照上述现有的音程抽出方法，在根据式(2)来计算音程时，必须进行这样的处理，即先求出式(2)的右边，然后，求出能满足上述条件的p、q的组合。而且，式(2)的右边的f/c变化范围很宽，即使仅仅按图5的频率范围就达到2.6698～341.734。所以存在的问题是对数表的设定和位数的设定等很麻烦，为了进行运算处理，必须具有复杂的设备结构和运行程序等。再者，按照上述的现有音程差抽出方法，例如，用于卡拉OK中的歌唱能力评分等时，存在下列问题。卡拉OK中的歌唱能力评分是根据实际演唱声音和标准(样板)演唱声音的频率差或者包含八度音在内的音程差来进行的。抽出实唱的和标准的声音的频率(音调pitch)的方法有零交叉(Z ero Cross)检测法或自相关法等。存在的问题是这些方法本身的原理方面和声音信号的性质方面往往会引起八度音误检测。也就是说，零交叉检测法基本上是以声音波形进行2次零电平交叉的时间间隔作为音调周期的方法，在声音信号中混有基本波成分和许多谐音成分，因此，受2谐音等的影响，往往会把正确的音调周期的整数分之一误检测为音调周期。尤其是2谐音的能量大，本来的音调周期的1/2往往被误检测成为音调周期。另外，自相关法是对某波形取样，假定与该取样相关性最强的(电平接近)取样于一个周期后出现，相关性最强的取样出现的时间间隔被作为音调周期，周期性强的声音信号，2个周期也当然会出现相关性强的取样，受谐音成分的影响，1/2周期后也会出现相关性强的取样。因此，取样周期长，或者加上颤音、振动时的调制效应来歌唱时，能检测出2个周期后或1/2周期后相关性最强，造成误检测。总之，频率(音调)抽出从原理上看有可能出现八度音误抽出。另一方面，作为一种歌唱技术，有人在演唱时有意地相对于实际音键提高或降低八度音。并且，演唱者能够发声的音域和标准音域之间有差距时，许多人有意识地用相差一个八度音的音域来演唱。能够这样演唱的人属于高级人员，将这种情况作为一个八度音误差而被减少分数是苛刻的评分。这也是现存的问题。在卡拉OK歌唱能力的评分中，与八度音本身相比，除去八度音外的八度音内音程是更加重要的评分要素。本专利技术是针对上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够很容易地从声音频率中抽出音程的音程抽出方法。本专利技术的另一个目的在于提供这样一种音程差抽出方法和装置，即能够很容易地而且高精度地从两种声音的频率中抽出除八度音关系外的两种声音的音程差。为达到上述目的，本专利技术采取以下技术方案一种音程抽出方法，用于从声音频率中抽出音程，其特征在于取得这样一种频率数据，即根据上述声音频率用基本频率来对该频率进行规格化，而且用浮动小数点表示，从该频率数据的尾数部x中求出log2(2x)作为八度音内音程，从上述频率数据的指数部y中求出(y-1)作为八度音数。一种音程差抽出方法，用于从两种声音的频率中抽出两者的音程差，其特征在于分别取得这样的频率数据，其为分别利用基本频率对上述两种声音的频率进行规格化，而且用浮动小数点表示，分别从这些频率数据的尾数部x中求出log2(2x)作为八度音内音程，求出上述已求出的两个八度音内音程的差作为音程差。所述的音程差抽出方法，其特征在于表示上述八度音内音程的差的2的补数所表示的二进制数据向左偏移一位，然后求出绝对值，以此计算出上述两种声音的音程差。一种音程差抽出装置，其特征在于具有规格化装置，用于根据两种声音的频率分别用基本频率对这些频率进行规格化；浮动小数点变换装置，用于把这些已规格化的频率分别变换成浮动小数点表示的频率数据；对数运算装置，用于根据分别在该浮动小数点变换装置中变换后的频率数据中的尾数部x，分别计算出log2(2x)作为八度音内音程；以及音程差计算装置，用于根据在该对数运算装置中分别求出的八度音内音程的差计算出两种声音的音程差。一种卡拉OK评分装置，用于根据标准演唱声音来评价用卡拉OK实际演唱的声音，其特征在于具有规格化装置，用于根据这两种演唱声音的频率，分别用基本频率来对这些频率进行规格化；浮动小数点变换装置，用于把这些规格化的频率分别变换成用浮动小数点表示的频率数据；对数运算装置，用于根据分别在该浮动小数点变换装置中变换后的频率数据中尾数部x，分别计算出log2(2x)作为八度音内音程；音程差计算装置，用于根据分别在该对数运算装置中求得的八度音内音程的差，计算出两种演唱声音的音程差；以及评分装置，用于根据该音程差来对实际演唱的歌声进行评价。涉及本专利技术的音程抽出方法，其特征在于在从声音的频率中抽出音程的、音程抽出方法中，能取得从上述声音的频率中获得用基本频率对该频率进行规格化而且用浮动小数点表示的频率数据，从该频率数据的尾数部(假数部)x中求出log22x作为八度音内音程；从上述频率数据的指数部y中求出y-1作为八度音数。涉及本专利技术的音程差抽出方法，其特征在于在从两种声音的频率中抽出两者的音程差的、音程差抽出方法中，分别获得用基本频率分别使上述两种声音的频率规格化而且用浮动小数点表示的、频率数据，从这些频率数据的尾数部(假数部)x中分别求出log22x作为八度音内音程，再求出以上已求出的两个八度音内音程的差作为音程差。涉及本专利技术的音程差抽出装置，其特征在于具有规格化装置，用于根据两种声音的频率分别用基本频率使这些频率规格(标准)化；浮动小数点变换装置，用于把这些规格化的频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种音程抽出方法，用于从声音频率中抽出音程，其特征在于： 取得这样一种频率数据，即根据上述声音频率用基本频率来对该频率进行规格化，而且用浮动小数点表示， 从该频率数据的尾数部ｘ中求出ｌｏｇ↓［２］（２ｘ）作为八度音内音程， 从上述频率数据的指数部ｙ中求出（ｙ－１）作为八度音数。

【技术特征摘要】
JP 1996-11-13 302183/961.一种音程抽出方法，用于从声音频率中抽出音程，其特征在于取得这样一种频率数据，即根据上述声音频率用基本频率来对该频率进行规格化，而且用浮动小数点表示，从该频率数据的尾数部x中求出log2(2x)作为八度音内音程，从上述频率数据的指数部y中求出(y-1)作为八度音数。2.一种音程差抽出方法，用于从两种声音的频率中抽出两者的音程差，其特征在于分别取得这样的频率数据，其为分别利用基本频率对上述两种声音的频率进行规格化，而且用浮动小数点表示，分别从这些频率数据的尾数部x中求出log2(2x)作为八度音内音程，求出上述已求出的两个八度音内音程的差作为音程差。3.如权利要求2所述的音程差抽出方法，其特征在于表示上述八度音内音程的差的2的补数所表示的二进制数据向左偏移一位，然后求出绝对值，以此计算出上述两种声音的音程差。4.一种音程差抽出装置，其特征在于具有规格化装置，用于根据两种声...

【专利技术属性】
技术研发人员：若森康男，
申请(专利权)人：雅马哈株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]