[發明專利]一種基于智能穿戴設備的聲樂訓練輔助系統

在審

• 申請號: 202111196512.6
• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號: CN114120758A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 鄒永攀;羅誠哲;陳思添;伍楷舜
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G09B15/00
• 分類號: G09B15/00
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 耿慧敏;朱偉軍

本發明公開一種基于智能穿戴設備的聲樂訓練輔助系統。該系統包括可穿戴聲帶振動感受器和智能設備，其中可穿戴聲帶振動感受器包括音頻信號采集器、振動信號采集器、音頻處理模塊、控制單元和通信單元，其中音頻信號采集器用于采集用戶發聲產生的聲音信號，振動信號采集器用于采集聲帶位置處振動所引起的皮膚振動信號，音頻處理模塊用于對采集的聲音信號和皮膚振動信號進行處理，并在控制單元的控制下經由通信單元傳遞給智能設備；智能設備將接收到的聲音信號和皮膚振動信號分別處理為時頻圖，輸入至預訓練機器學習分類器，獲得聲帶閉合狀態分類結果。本發明成本低，使用方便，能在用戶聲樂練習時實時識別聲帶閉合狀態，且識別準確率高。

技術領域

本發明涉及可穿戴技術領域，更具體地，涉及一種基于智能穿戴設備的聲樂訓練輔助系統。

背景技術

聲帶閉合狀態很大程度影響著聲樂發聲的聲音效果和聲帶健康，對于聲樂發聲，在美聲的教學里發聲技巧都建立在聲帶正常閉合的基礎上；對于聲帶健康，長時間聲帶閉合過緊或是閉合不嚴地發出音調高或音量大的聲音則會導致聲帶受損。

在現有技術中，關于聲帶閉合狀態的監測主要包括以下技術方案：1)基于電聲門圖描記器的聲帶閉合狀態檢測，其原理是捕捉靠近聲帶的皮膚表面的生物電信號，這種方法需要專業的醫療檢測設備，并普適性差且沒有移動性。2)基于振動信號的聲帶閉合狀態檢測，此方法可以有效抵抗外界的噪聲干擾，但由于加速度計需要緊貼住靠近聲帶的皮膚，會引起皮膚不適，并且由于加速度計的低分辨率，且受身體運動干擾，導致識別的準確率低。3)基于音頻信號分析的聲帶閉合檢測，這種方法是一種非侵入式的檢測方法，但是易受外界環境噪聲的干擾。

此外，目前的聲帶閉合狀態監測方法受限于信號特征提取的精確度，僅能識別過度閉合，正常閉合和閉合不嚴三種狀態，用戶根據識別結果無法明確地做出調整，并且監測結果的準確度受用戶變化，聲音音調變化，外界環境噪聲干擾的影響而大幅下降，從而不能達到實時檢測的效果。

發明內容

本發明的目的是克服上述現有技術的缺陷，提供一種基于智能穿戴設備的聲樂訓練輔助系統。

根據本發明的第一方面，提供一種基于智能穿戴設備的聲樂訓練輔助系統。該系統包括可穿戴聲帶振動感受器和智能設備，其中：

可穿戴聲帶振動感受器包括音頻信號采集器、振動信號采集器、音頻處理模塊、控制單元和通信單元，其中音頻信號采集器用于采集用戶發聲產生的聲音信號，振動信號采集器用于采集聲帶位置處振動所引起的皮膚振動信號，音頻處理模塊用于對采集的聲音信號和皮膚振動信號進行處理，并在控制單元的控制下經由通信單元傳遞給智能設備；

智能設備將接收到的聲音信號和皮膚振動信號分別處理為時頻圖，輸入到預訓練的機器學習分類器，獲得聲帶閉合狀態分類結果。

根據本發明的第二方面，提供一種基于智能穿戴設備的聲樂訓練輔助方法。該方法包括以下步驟：

利用音頻信號采集器采集用戶發聲產生的聲音信號；

利用振動信號采集器采集用戶聲帶位置處振動所引起的皮膚振動信號并進行放大濾波處理；

將聲音信號和皮膚振動信號處理為時頻圖，輸入到預訓練的機器學習分類器，輸出聲帶閉合狀態分類結果。

與現有技術相比，本發明的優點在于，所提供的基于智能穿戴設備的聲樂訓練輔助系統硬件成本低，攜帶和使用方便，能夠在用戶進行聲樂練習時實時地識別聲帶閉合狀態，并且識別準確率高，有利于用戶能及時調整發聲方式，或進行針對性的聲帶發聲訓練。

通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述，本發明的其它特征及其優點將會變得清楚。

附圖說明

被結合在說明書中并構成說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施例，并且連同其說明一起用于解釋本發明的原理。