专利名称：基于频谱分析的音调确定方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种音调确定方法和装置，尤其涉及一种用于采用通过频率分析获得的最大峰值频率来检测音调和根据该音调的谐波频率之一的范围来确定音调的频率范围的音调检测方法和装置。
背景技术：
为了根据乐器的演奏声音或人的声音抽取演奏信息数据或者为了在音乐会上现场演奏，已经研发出了检测现场演奏的声音的音调(音调频率)或者人的声音的音调(音调频率)的技术。
通常用来检测音调的方法包括分析演奏声音或人的声音的数字信号的频率的频率分析方法、计算波形的峰值或零交叉周期以便计算波的周期并分析计算结果的周期计算方法、和分析波形的自相关的自相关方法。
在这些音调检测方法中，在频率分析方法中，在预定的时间间隔分析数字信号。以取决于预定时间间隔的预定误差范围来确定音调。
例如，在用于频率分析方法的FFT(快速傅里叶变换)的情况下，将在每一个预定时间间隔(以下称作指数(index))期间所输入的数字信号转换成频率。当采样速率和FFT窗尺寸固定时，频率的误差范围由指数的范围确定。将参考下述公式来描述该运算。
当FFT的采样速率是22050Hz和FFT窗尺寸是1024时，通过FFT检测的频率以公式(1)来表示。
这里，实际频率范围FR根据公式(2)来确定。
因此，作为在钢琴上调音时对音符C3执行FFT分析的结果，当对于基频的峰值指数是7时，如果将指数7和上述条件(采样速率和FFT窗尺寸)应用到公式(1)和(2)，分别通过公式(3)和(4)计算对于指数7，即第7阶频率，的频率转换结果和实际频率范围。
公式(3)用于频率转换结果的计算，公式(4)用于频率转换结果的误差范围的计算。
FFT(F)=220501024×7+(7-1)2]]>=220501024×6.5]]>=139.96(Hz)---(3)]]>FRFFT=220501024×(7-1)~220501024×7]]>=129.19~150.73---(4)]]>也就是说，在上述条件下通过在钢琴的音符C3上执行FFT时检测到的频率是139.96Hz，并且该频率的实际频率范围是(129.19～150.73)Hz。因此，检测到的频率有大约21.53Hz(150.73-129.19＝21.53)的误差范围。
因此，当采用FFT来检测乐器的声音的音调时，在音符间的频率间隔等于或大于21.53Hz的高频段音调检测误差小，但是在音符间的频率间隔小于21.53Hz的低频段音调检测误差大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的第一目的是提供一种检测音调的方法和装置，用于确定采用频率分析得到的最大峰值频率是音调还是该音调的n阶谐波频率，并根据确定结果检测音调，从而减小音调检测误差。
本发明的第二目的是提供一种用于根据在音调的谐波频率中对音调保持有预定间隔的谐波频率的范围确定音调的频率范围的音调检测方法和装置。
为了达到本发明的第一目的，提供了一种采用频率分析检测音调的方法。该方法包括第一步骤，以预定时间间隔将外部输入的数字信号分析为频率成分值，并根据频率成分值检测数字信号的峰值的位置；和第二步骤，从检测到的峰值位置中选择最大峰值位置、确定最大峰值位置的频率是音调还是该音调的n阶谐波频率，并根据确定的结果检测音调。最好，第二步骤还包括(2-1)将在检测到的峰值位置中的最大峰值位置的频率确定为音调候选者；(2-2)将频率分析起始点和音调候选者的位置之间的音调候选者距离“d”除以“n”以便计算峰值检测间隔d/n，并确定在频率分析起始点和音调候选者的位置之间的频谱中在峰值检测间隔d/n处是否存在峰值；(2-3)如果确定在峰值检测间隔d/n处峰值存在，将音调候选者确定为由音调候选者距离“d”除以“n”得到的位置P处的峰值P_Peak的n阶谐波频率；(2-4)将位置P处的峰值P_Peak设置为新的音调候选者并重复步骤(2-2)和(2-3)；和(2-5)如果确定在峰值检测间隔d/n处峰值不存在，将音调候选者确定为音调。
也提供了一种采用频率分析来检测音调的装置。该装置包括频率分析器，以预定时间间隔将外部输入的数字信号分析为频率成分值，并根据频率成分值检测数字信号的峰值的位置；音调确定器，选择由频率分析器检测到的峰值位置中的最大峰值位置作为音调候选者，确定音调候选者是音调还是该音调的n阶谐波频率，并且当将最大峰值位置的频率确定为n阶谐波频率时，将由频率分析起始位置和最大峰值位置之间的距离除以n而得到的位置处的频率确定为音调；和结果输出单元，输出由音调确定器确定的音调。
为了达到本发明的第二目的，提供了一种采用频率来分析检测音调的方法。该方法包括第一步骤，以预定时间间隔将外部输入的数字信号分析为频率成分值，并根据该频率成分值确定音调，和第二步骤，检测确定的音调的谐波频率的位置，并根据谐波频率的范围确定音调的范围。最好，第二步骤包括计算在第一步骤确定的音调的频率范围F1；通过将在对于音调能检测到的谐波频率中定位在音调的第h个位置的谐波频率的范围除以“h”来计算值F2；和将频率范围F1和值F2的交集确定为音调的范围。
也提供了一种采用频率分析来检测音调的装置。该装置包括频率分析器，以预定时间间隔将外部输入的数字信号分析为频率成分值，并根据频率成分值检测数字信号的峰值的位置；音调确定器，选择由频率分析器检测到的峰值位置中的最大峰值位置，确定最大峰值位置的频率是音调还是该音调的n阶谐波频率，并且根据确定的结果检测音调；音调范围确定器，检测由音调确定器确定的音调的谐波频率的位置，并根据谐波频率的范围确定音调的范围；和结果输出单元，输出由音调确定器确定的音调。
图1是根据本发明的实施例的音调检测装置的示意方框图。
图2是根据本发明的实施例的音调检测方法的流程图。
图2A是根据本发明的实施例的确定音调的方法的流程图。
图2B是根据本发明的实施例的确定音调范围的方法的流程图。
图3是根据本发明表示计算音调范围的结果的图表，以便解释用于确定音调范围的步骤。
图4A到4C是根据本发明的实施例用来解释检测音调的步骤的示例性波形和频谱图。
具体实施例方式
以下将参考附图详细描述根据本发明音调检测方法和装置的实施例。
图1是根据本发明的实施例的音调检测装置的示意方框图。参考图1，根据本发明的实施例的音调检测装置包括音乐信息输入单元100、音调存在/不存在确定器200、频率分析器300、音调确定器400、音调范围确定器500和结果输出单元600。
音乐信息输入单元100通过话筒将模拟信号输入转换为数字信号或接收通过转换产生的数字信号。
音调存在/不存在确定器200感知通过音乐信息输入单元100接收的信号的声压电平(sound pressure level)以便确定音调是否存在。换句话说，当通过音乐信息输入单元100接收的信号的声压电平高于考虑到周围环境而预先确定的噪音的声压电平时，认为输入了音乐声音信号。
频率分析器300将通过音调存在/不存在确定器200输入的声音的数字信号分析为在预定时间间隔的频率成分值，并采用频率成分值检测频谱的峰值位置。峰值位置表示峰值频率的位置。同时，为了将声音的数字信号分析为频率成分，通常采用快速傅里叶变换(FFT)，但是也可以采用例如小波变换等其它方法。
音调确定器400从通过频率分析器300检测的峰值位置中选择最大峰值位置作为音调候选者。最大峰值位置表示最大峰值频率的位置。此外，音调确定器400确定音调候选者的频率是音调还是音调的第n阶谐波频率。当将最大峰值位置的频率确定为n阶谐波频率时，音调确定器400将在通过频率分析起始点和最大峰值位置之间的距离除以“n”而得到的位置的频率确定为音调。
为了确定音调候选者是否是第n阶谐波频率，音调确定器400将频率分析起始点和音调候选者的位置之间的距离除以“n”来计算峰值检测音调d/n。其后，音调确定器400检查频谱以便找出在频率分析起始点和音调候选者的位置之间的频谱中在峰值检测间隔d/n处峰值是否存在。如果在峰值检测间隔d/n峰值存在，那么音调确定器400执行步骤1把在由距离“d”除以“n”而得到的位置P处的峰值P_Peak设置为新的音调候选者。
音调确定器400重复步骤1直到在频率分析起始点和音调候选者的位置之间的频谱中在峰值检测间隔d/n处不存在峰值。当在频率分析起始点和音调候选者的位置之间的频谱中在峰值检测间隔d/n处不存在峰值时，将当前的音调候选者确定为音调。这里，“n”是用于确定音调候选者是否是n阶谐波频率的“音调候选者性质确定系数”。最好，将预定范围内的质数(2，3，5，7，11，13，...)顺次应用于“n”。显然，“n”不局限于预定范围内的质数，也可以将等于或大于2的自然数应用于“n”。
音调范围确定器500检测由音调确定器400确定的音调的谐波频率的位置，并根据谐波频率的范围确定音调的范围。换句话说，音调范围确定器500计算由音调确定器400确定的音调的频率范围F1；通过将在对于音调能检测到的谐波频率中定位在音调的第h个位置的谐波频率的范围除以“h”来计算值F2；和确定频率范围F1和值F2之间的交集作为音调范围。这里“h”是用于选择确定音调范围的谐波频率的“谐波频率检测系数”。“h”是等于或大于2的自然数。
结果输出单元600输出最终确定的音调。
图2是根据本发明的实施例的音调检测方法的流程图。参考图2，当数字信号在步骤S100从外部输入时，在步骤S200执行频率分析以便检测数字信号的峰值位置。图4A表示从外部输入的数字信号的波形，图4B和4C表示对数字信号执行频率分析的结果。图4B表示峰值和其频率位置，和图4C表示峰值和其FFT指数位置。因此，采用该波形图能检测峰值的位置。
在步骤S300中参考峰值所示的频谱来确定音调。换句话说，检测最大峰值位置，然后根据确定最大峰值频率是音调还音调的第n阶谐波频率的结果来确定音调。
如果音调确定了，那么在步骤S400确定音调的频率范围。使用音调的谐波频率通过减小音调的频率范围来确定音调的频率范围。最终确定的音调在步骤S500中显示。
图2A是确定音调的步骤S300的流程图。参考图2A，在步骤S310中将在步骤S100检测的峰值位置中的最大峰值位置的频率确定为音调候选者。
接下来，将频率分析起始点和音调候选者的位置之间的距离“d”除以“n”以便计算峰值检测间隔d/n。其后，检查频谱以找出在频率分析起始点和音调候选者的位置之间的频谱中在峰值检测间隔d/n处是否存在峰值。如果在峰值检测间隔d/n处峰值存在，也就是说，如果在由音调候选者距离“d”除以“n”而得到的位置P处存在峰值P_Peak时，将当前音调候选者确定为峰值P_Peak的n阶谐波频率。这里，“n”是用于确定音调候选者是否是n阶谐波频率的“音调候选者性质确定系数”。最好，将预定范围内的质数或自然数顺次应用于“n”。
以下假设将在预定范围内的素数应用于“n”。
首先，在步骤S320将音调候选者性质确定系数(以下称作“n”)设定为2。将在频率分析起始点和音调候选者的位置之间的音调候选者距离“d”除以2以便计算峰值检测间隔d/2。然后，在步骤S330检查在频率分析起始点和音调候选者的位置之间的频谱中在峰值检测间隔d/2处是否存在峰值。换句话说，检查在音调候选者距离“d”的1/2的位置P处是否存在峰值。
如果在位置P峰值存在，那么在步骤S340将音调候选者确定为位置P处的峰值P_Peak的二阶谐波频率，并将位置P处的峰值P_Peak设定为新的音调候选者。其后，重复步骤S320和S330。
如果在由音调候选者距离“d”除以2而的得到的位置P处不存在峰值，那么在步骤S360将“n”从2改变成下一个质数3。然后，重复步骤S330和S340。更具体的讲，将频率分析起始点和音调候选者的位置之间的音调候选者距离“d”除以3以便计算峰值检测间隔d/3，然后在步骤S330检查在频率分析起始点和音调候选者的位置之间的频谱中在峰值检测间隔d/3是否存在峰值。换句话说，检查在音调候选者距离“d”的1/3的位置P1处是否存在峰值和在音调候选者距离“d”的2/3的位置P2处是否存在峰值。
重复步骤S330和S340直到将在预定范围内的所有的质数应用于“n”。例如，将“n”设置在{2，3，5}范围内，在“n”从2改变到3和到5时重复步骤S330和S340。
如果在步骤S350对于在预定范围内的所有的质数确定在频率分析起始点和音调候选者的位置之间的频谱在峰值检测间隔d/n处不存在峰值，那么在步骤S370将音调候选者确定为音调。
作为选择，可以将预定范围内的自然数应用于“n”。例如，可以在“n”从2改变到3、到4、和到5时重复步骤S330和S340。
图2B是确定音调范围的步骤S400的流程图。为了根据本发明的实施例确定音调范围，计算音调的频率范围F1，然后将当前音调的频率范围F1和值F2之间的交集确定为音调范围。值F2是通过在当前音调的能检测到的谐波频率中定位在当前音调的第h个位置的谐波频率的范围除以“h”而获得的；参考图2B，在步骤S410将当前确定的音调的频率范围设定为音调的频率范围F1。在步骤S420将用于选择确定音调范围的谐波频率的谐波频率检测系数(以下称作“h”)设置为2。
当在步骤S430确定存在当前音调的二阶谐波频率时，在步骤S440将二阶谐波频率范围除以2而得到的值确定为音调范围候选者F2。接下来，在步骤S450和S460将在音调范围候选者F2和预先确定的音调范围F1的交集设置为新的音调候选者F1。
在步骤S470“h”增加1后，重复步骤S430到S460。
更具体地讲，在步骤S470把“h”设置为3后，如果在步骤S430确定当前音调的三阶谐波频率存在，那么在步骤S440将由3阶谐波频率的范围除以3而得到的值确定为新的音调范围候选者F2。然后，在步骤S450和S460将新的音调范围候选者F2和预先确定的音调范围F1之间的交集设定为新的音调候选者F1。
这里，如果在音调范围候选者F2和预先确定的音调范围F1之间没有交集，那么在步骤S480将预先确定的音调范围F1确定并输出为音调的频率范围。
同时，如果在步骤S430未检测到当前音调的第h阶谐波频率或者第h阶谐波频率的幅度小于预定值，那么在步骤S480将当前音调范围F1确定并输出为音调的频率范围。
为了更具体的解释上述步骤，将在假设FFT窗尺寸是2048、采样速率是22050Hz和如图4C所示的FFT的结果的基础上描述音调检测方法。
参考图4C，作为FFT的结果，出现多个峰值和位置，也就是，从图的左侧开始峰值的FFT指数(以下称作峰值FFT指数)是13、25、37、49、62、74、86、98、110、123、135、147、160、173、……。
具有最大峰值的最大峰处于FFT指数是37的位置。
同时，公式(5)算术上表示了一种采用FFT指数确定频率范围的方法。如果将FFT指数37应用到公式(5)，那么由公式(6)计算频率范围。
对于FFT指数的频率范围 对于FFT指数的频率范围=220502048×(37-1)~220502048×37]]>=387.59~398.36---(6)]]>也就是说，当FFT指数是37时，音调候选者的频率范围是(387.59～398.36)Hz。
在如上所述确定音调候选者之后，通过检查在由音调候选者除以“n”而得到的位置是否存在峰值来确定音调候选者是否是n阶谐波频率。这里，最好按顺序将2，3，5，...应用于“n”。换句话说，最好按顺序将预定范围内的质数应用于“n”。但是，“n”不局限于预定范围内的指数。显然也可以将预定范围内的自然数应用于“n”。
根据公式(7)采用“n”计算FFT指数。当“n”是2时，根据公式(8)计算FFT指数。
＝18～18.5当“n”是2时，代入公式(8)，当音调候选者除以“n”时，FFT指数是18～18.5。代入峰值FFT指数13、25、37、49、62、74、86、98、110、123、135、147、160、173、...，能推出在根据公式(8)计算的位置不存在峰值。
当“n”是3时，根据公式(9)计算FFT指数。
＝12～12.33 (9) ＝24～24.66当“n”是3时，代入公式(9)，得到两个FFT指数12～12.33和24～24.66。如果12.33向上舍入到第一十进制位，变为13，如果24.66向上舍入到第一十进制位，变为25。因此，代入峰值FFT指数13、25、37、49、62、74、86、98、110、123、135、147、160、173、...，能推出当n＝3时，在位置13即在频率分析起始点到音调候选者之间的距离37的1/3处和位置25即在频率分析起始点到音调候选者之间的距离37的2/3处存在峰值。
因此，可以推出在FFT指数37处的频率是在FFT指数13处的频率的三阶谐波频率。根据本发明，在图4C所示的结果中，通过把使用公式(9)而得到的FFT指数12～12.33应用于公式(5)而获得的音调是129.19～132.78Hz。音调通过公式(10)和(11)计算。
＝129.19～132.78这里，音调的误差范围大约是3.59Hz。
采用本发明的音调范围确定方法可以减少误差范围。能从当前确定的音调检测到的谐波频率信息(即，在FFT指数13的频率)可以从峰值FFT指数13、25、37、49、62、74、86、98、110、123、135、147、160、173、...获得。当谐波频率检测系数“h”是12时，第12阶谐波频率是当FFT指数是147时的频率。
因此，根据公式(5)计算FFT指数频率范围的结果由公式(11)表示。
＝1571.9238～1582.6904即，音调的第12阶谐波频率的范围是1571.9238～1582.6904Hz。因此，通过由谐波频率除以12而得到的音调的频率范围如公式(12)所示。采用谐波频率的基频=1571.923812~1582.690412=130.9937~131.8909---(12)]]>由公式(12)所获得的频率范围是在由公式(10)得到的初始音调范围129.19～132.78内，并具有显然小于由公式(10)得到的初始音调范围的大约为3.5Hz的误差范围的0.8972Hz的误差范围。因此，根据本发明当检测音调时能更准确地检测频率范围。
如果由公式(12)得到的频率范围是130.9937～133.0Hz，那么最终的音调范围是130.9937～132.78Hz，即，在频率范围130.9937～133.0Hz和初始音调范围129.19～132.78Hz之间的交集。
图3示出了根据本发明计算频率范围的结果的图表，以便解释用于确定音调范围的步骤。图3表示峰值FFT指数31、根据峰值FFT指数的频率范围32、由频率范围32的第h阶谐波频率范围除以“h”计算出的频率范围33和当前频率范围33和前一个最终频率范围34之间的交集的最终音调范围34。图3所示的值与图4C所示的峰值有关。这里，当谐波率检测系数“h”是2时由当谐波频率检测系数“h”是1时得到的最终音调范围129.1992～139.9658和当谐波频率检测系数“h”是2时采用二阶谐波频率范围得到的频率范围129.1992～134.5825的交集来确定最终音调范围129.1992～134.5825(图3的阴影部分)。对于三阶和下一阶谐波频率的最终音调范围是以与确定二阶谐波频率的最终音调范围相同的方式来确定。但是，当谐波频率检测系数“h”是“13”时，当谐波频率检测系数“h”是12时得到的最终音调范围131.3525～131.5918和采用13阶谐波频率范围而得到的频率范围131.6838～132.5120之间没有交集。因此，当谐波频率检测系数“h”是13或更大时不能计算出最终音调范围。因此，将当谐波频率检测系数“h”是12时得到的最终音调范围131.3525～131.5918输出作为检测音调的结果。
以上仅仅描述了本发明的实施例。本发明不局限于上述实施例，可以在所附权利要求所定义的范围内作各种改变。例如，可以改变实施例中指定的每一元件的形状和结构。尽管在上述实施例中将音调候选者性质确定系数设置为质数，本领域技术人员能够得知也可以将音调候选者性质确定系数设置为自然数。
工业实用性根据本发明的音调检测方法和装置，可以确定通过频率分析得到的最大峰值频率是音调还是音调的n阶谐波频率，然后根据确定的结果检测音调，以便当无条件检测到最大峰值频率作为音调时出现的音调检测误差最小。
此外，在本发明中，根据在检测到的谐波频率中对音调候选者保持预定的间隔的谐波频率的范围来确定音调的频率范围，以便减小音调的误差范围。因此，提高了音调检测的可靠性。
权利要求
1.一种采用频率分析来检测音调的方法，包括第一步骤，以预定时间间隔将外部输入的数字信号分析为频率成分值，并根据频率成分值检测数字信号的峰值的位置；以及第二步骤，选择检测到的峰值位置中的最大峰值位置，确定最大峰值位置的频率是音调还是该音调的n阶谐波频率，并根据确定的结果检测音调。
2.根据权利要求1所述的方法，其中第二步骤还包括以下步骤(2-1)将在检测到的峰值位置中的最大峰值位置的频率确定为音调候选者；(2-2)将频率分析起始点和音调候选者的位置之间的音调候选者距离“d”除以“n”以便计算峰值检测间隔d/n，并确定在频率分析起始点和音调候选者的位置之间的频谱中在峰值检测间隔d/n处是否存在峰值；(2-3)如果确定在峰值检测间隔d/n处峰值存在，将音调候选者确定为由音调候选者距离“d”除以“n”得到的位置P处的峰值P_Peak的n阶谐波频率；(2-4)将位置P处的峰值P_Peak设置为新的音调候选者并重复步骤(2-2)和(2-3)；以及(2-5)如果确定在峰值检测间隔d/n处峰值不存在，将音调候选者确定为音调。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，“n”是用于确定音调候选者是否是n阶谐波频率的音调候选者性质确定系数，并且将在预定范围内的质数按顺序应用于“n”。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，“n”是用于确定音调候选者是否是n阶谐波频率的音调候选者性质确定系数，并且将在预定范围内的自然数按顺序应用于“n”。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括第三步骤检测在第二步骤中确定的音调的谐波频率的位置，并根据谐波频率的范围确定音调的范围。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第三步骤包括计算在第二步骤确定的音调的频率范围F1；通过将在对于音调能检测到的谐波频率中定位在音调的第h个位置处的谐波频率的范围除以“h”来计算值F2；以及将频率范围F1和值F2的交集确定为音调的范围。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，“h”是用于选择确定音调范围的谐波频率的谐波频率检测系数，并且“h”是等于或大于2的自然数。
8.一种采用频率分析来检测音调的方法，包括第一步骤，以预定时间间隔将外部输入的数字信号分析为频率成分值，并根据频率成分值确定音调；以及第二步骤，检测确定的音调的谐波频率的位置，并根据谐波频率的范围确定音调的范围。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二步骤包括计算在第一步骤确定的音调的频率范围F1；通过将在对于音调能检测到的谐波频率中定位在音调的第h个位置处的谐波频率的范围除以“h”来计算值F2；以及将频率范围F1和值F2的交集确定为音调的范围。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，“h”是用于选择确定音调范围的谐波频率的谐波频率检测系数，并且“h”是等于或大于2的自然数。
11.一种用于采用频率分析来检测音调的装置，包括频率分析器，以预定时间间隔将外部输入的数字信号分析为频率成分，并根据频率成分值检测数字信号的峰值的位置；音调确定器，选择通过频率分析器检测到的峰值位置中的最大峰值位置作为音调候选者，确定音调候选者是音调还是该音调的n阶谐波频率，并且当将最大峰值位置的频率确定为n阶谐波频率时，将由频率分析起始位置和最大峰值位置之间的距离除以n而得到的位置处的频率确定为音调；以及结果输出单元，输出由音调确定器确定的音调。
12.根据权利要求11所述的装置，其中音调确定器执行过程步骤1将频率分析起始点和音调候选者的位置之间的音调候选者距离“d”除以“n”以便计算峰值检测间隔d/n，并确定在频率分析起始点和音调候选者的位置之间的频谱中在峰值检测间隔d/n处是否存在峰值，以及如果确定在峰值检测间隔d/n处峰值存在，将由距离“d”除以“n”得到的位置P处的峰值P_Peak确定为新的音调候选者；当从频率分析起始点到音调候选者在峰值检测间隔d/n处存在峰值时重复过程步骤1；以及如果确定在峰值检测间隔d/n处峰值不存在，将音调候选者确定为音调。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，“n”是用于确定音调候选者是否是n阶谐波频率的音调候选者性质确定系数，并且将在预定范围内的质数按顺序应用于“n”。
14.根据权利要求12所述的装置，其中，“n”是用于确定音调候选者是否是n阶谐波频率的音调候选者性质确定系数，并且将在预定范围内的自然数按顺序应用于“n”。
15.根据权利要求11所述的装置，还包括音调范围确定器，检测由音频率确定器确定的音调的谐波频率的位置，并根据谐波频率的范围确定音调的范围。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，音调范围确定器计算由音调确定器确定的音调的频率范围F1；通过将在对于音调能检测到的谐波频率中定位在音调的第h个位置处的谐波频率的范围除以“h”来计算值F2；以及将频率范围F1和值F2的交集确定为音调的范围。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，“h”是用于选择确定音调范围的谐波频率的谐波频率检测系数，并且“h”是等于或大于2的自然数。
18.一种采用频率分析来检测音调的装置，包括频率分析器，以预定时间间隔将外部输入的数字信号分析为频率成分值，并根据频率成分值检测数字信号的峰值的位置；音调确定器，选择由频率分析器检测到的峰值位置中的最大峰值位置，确定最大峰值位置的频率是音调还是该音调的n阶谐波频率，并且根据确定的结果检测音调；音调范围确定器，检测由音调确定器确定的音调的谐波频率的位置，并根据谐波频率的范围确定音调的范围；以及结果输出单元，输出由音调确定器确定的音调。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，音调范围确定器计算由音调确定器确定的音调的频率范围F1；通过将在对于音调能检测到的谐波频率中定位在音调的第h个位置处的谐波频率的范围除以“h”来计算值F2；以及将频率范围F1和值F2的交集确定为音调的范围。
20.根据权利要求19所述的装置，其中，“h”是用于选择确定音调范围的谐波频率的谐波频率检测系数，并且“h”是等于或大于2的自然数。
全文摘要
一种采用频率分析来检测音调的方法和装置。以预定时间间隔将外部输入的数字信号分析为频率成分值，并根据频率成分值检测数字信号的峰值的位置。确定峰值位置中最大峰值位置的频率是音调还是该音调的n阶谐波频率以便检测音调。然后，根据检测的音调的谐波频率的范围确定音调的范围。因此，减小了采用频率分析检测音调的误差范围，从而当采用频率分析检测音调时更准确地检测音调。
文档编号G10L11/00GK1539136SQ02815478
公开日2004年10月20日 申请日期2002年8月8日 优先权日2001年8月8日
发明者郑道日, 徐宪瑞 申请人:娱乐技术有限公司