[發(fā)明專利]一種音樂的多維度評(píng)價(jià)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011207856.8
• 申請(qǐng)日: 2020-11-03
• 公開（公告）號(hào): CN112382256A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛朝霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島正日軟件有限公司
• 主分類號(hào): G10H1/00
• 分類號(hào): G10H1/00;G10L25/51
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11616
• 代理人: 胡文強(qiáng)

1.一種音樂的多維度評(píng)價(jià)方法，其特征在于，通過用麥克風(fēng)采集人聲后進(jìn)行評(píng)價(jià)預(yù)處理，在分別通過演唱積極性評(píng)價(jià)、音域評(píng)價(jià)、再次評(píng)價(jià)預(yù)處理、音準(zhǔn)評(píng)價(jià)、旋律評(píng)價(jià)、節(jié)奏評(píng)價(jià)后得到最終結(jié)果，

所述評(píng)價(jià)預(yù)處理對(duì)人聲演唱結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)答案(樂譜)進(jìn)行采樣，得到數(shù)字信號(hào)，對(duì)于一個(gè)很小的時(shí)間區(qū)間(語音幀)內(nèi)的數(shù)字信號(hào)，近似看作周期信號(hào)，進(jìn)行傅立葉變換后，可以分解為不同頻率、振幅的三角函數(shù)，以離散公式表示：

其中(a_i,b_i)是虛數(shù)，a_i是頻率i下的sin分量，b_i是頻率i下的cos分量，虛數(shù)列(a_i,b_i)包含了當(dāng)前語音幀各個(gè)頻率正弦波的振幅和相位f(t)為疊加后的時(shí)域波形函數(shù)；

對(duì)于長(zhǎng)度為N點(diǎn)的數(shù)字信號(hào)序列，其離散傅里葉變換DFT為：

即從時(shí)域信號(hào)x(n)得到頻域信號(hào)X(k)，選取主頻率作為當(dāng)前語音幀的頻率。

DFT需要計(jì)算大約N^2次乘法和N^2次加法，當(dāng)N較大時(shí)，計(jì)算量過大，所以使用快速傅里葉變換FFT優(yōu)化計(jì)算，以下為優(yōu)化過程：

利用正弦波的對(duì)稱性和周期性將公式分解成偶數(shù)x₁(n)與奇數(shù)x₂(n)的兩個(gè)序列之和：

由于

則

依此類推，繼續(xù)向下分解，最后將N點(diǎn)DFT分解為N/2個(gè)兩點(diǎn)DFT，通過許多小的更加容易進(jìn)行的變換去實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的變換，降低了運(yùn)算要求，能夠提高運(yùn)算速度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種音樂的多維度評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述演唱積極性評(píng)價(jià)以1秒鐘的采樣間隔對(duì)頻率集進(jìn)行重采樣，采樣點(diǎn)存在＝80Hz(人聲頻率最小值是80Hz，將80Hz的頻率視作噪音)的聲音時(shí)記作當(dāng)前秒內(nèi)發(fā)聲，超過標(biāo)準(zhǔn)音頻長(zhǎng)度部分忽略不計(jì)，將總發(fā)聲時(shí)長(zhǎng)與標(biāo)準(zhǔn)音頻長(zhǎng)度比例作為最終得分比例，演唱積極性得分比例＝人聲演唱總發(fā)聲時(shí)間/標(biāo)準(zhǔn)答案總發(fā)聲時(shí)間，最大為100％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種音樂的多維度評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述音域評(píng)價(jià)從頻率集獲得整首歌發(fā)聲的最低和最高頻率，轉(zhuǎn)化成音符，即獲得演唱音域能達(dá)到的上下限，超過標(biāo)準(zhǔn)答案音符范圍時(shí)不計(jì)算超出部分的音域，按照標(biāo)準(zhǔn)答案的上限或下限進(jìn)行記錄，采取線段(區(qū)域)的比對(duì)算法，將比對(duì)結(jié)果作為最終得分比例，音域?qū)拸V度得分比例＝人聲音調(diào)范圍長(zhǎng)度/標(biāo)準(zhǔn)答案音調(diào)范圍長(zhǎng)度，最大為100％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種音樂的多維度評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述再次評(píng)價(jià)預(yù)處理根據(jù)歌曲速度和時(shí)長(zhǎng)，以曲子中四分音符時(shí)長(zhǎng)的16分之1作為取樣間隔進(jìn)行重采樣，獲取到有代表性的頻率集，超出時(shí)長(zhǎng)的部分忽略不計(jì)，不足部分默認(rèn)為0，即未發(fā)聲，根據(jù)國(guó)際碼音符的標(biāo)準(zhǔn)頻率和歐氏距離，將頻率集向音符轉(zhuǎn)化，忽略半音，只取人聲范圍(＝80Hz，音符范圍為E2-C6)，超出人聲范圍視為噪音，即需要進(jìn)行過濾消除，獲得一個(gè)按時(shí)間順序排列的音符集合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種音樂的多維度評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述音準(zhǔn)評(píng)價(jià)中標(biāo)準(zhǔn)答案中每一個(gè)音符長(zhǎng)度內(nèi)，在人聲音符集合中對(duì)應(yīng)時(shí)間范圍中有相同或相近的音符時(shí)算作當(dāng)前音符得分。設(shè)置誤差扣分，存在完全一致的音符時(shí)得100％，存在相差1位的音符時(shí)得70％，存在相差2位的音符時(shí)得50％，其余情況為0％。計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)答案所有音符的得分比例之和作為最終得分比例，音準(zhǔn)得分比例＝(第1個(gè)音符得分比例+第2個(gè)音符得分比例+…+第n個(gè)音符得分比例)/n，最大為100％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種音樂的多維度評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述旋律評(píng)價(jià)需要對(duì)人聲音符集合切分小節(jié)并進(jìn)行小節(jié)旋律轉(zhuǎn)化，忽略沒有音符的部分，再忽略音符快速改變的部分，記錄剩余音符的升降變化(由低音符轉(zhuǎn)到高音符視為升調(diào)，相反則視為降調(diào))作為當(dāng)前小節(jié)的旋律。用小窗口逐位移動(dòng)比較的方法，將小節(jié)旋律的最大相似度作為小節(jié)的旋律得分比例，匯總每個(gè)小節(jié)的得分比例作為最終得分比例，旋律得分比例＝(第1小節(jié)旋律得分比例+第2小節(jié)旋律得分比例+…+第n小節(jié)旋律得分比例)/n，最大為100％。