专利名称：使数字音乐播放器按运动节奏播放相应节奏音乐的方法
技术领域：
本发明涉及一种使数字音乐播放器按运动节奏自动播放相应节奏音乐的方法。本发明提及的“相应节奏”是指运动节拍和音乐节拍之间是n倍或1/n倍的速度关系(n为非零自然数)。
背景技术：
近几年电子技术的飞速发展，使得数字音乐播放器日益流行，它们体积小、容量大、功能强，某些播放器还内置振动感知器，具有计步功能。电子技术的发展，也使得电脑对音乐节奏的自动识别精度进一步提高。
音乐的节奏，特别是其中的拍子进行速率，对运动者的运动过程有很大的影响，适宜的拍子进行速率使运动变得轻松愉快。不同节奏的运动需要不同拍子进行速率的音乐。但是目前的数字音乐播放器不具备按运动节奏自动播放相应拍子进行速率音乐的功能，使用者只能手动的挑选乐曲以配合当前的运动节奏。如果运动时间长或运动节奏变化，这个挑选的过程一再重复，耗时费神，令运动者往往放弃选择而使得音乐的作用大打折扣。
美国(专利号US 6,230,047)musical listening apparatus with pulse-triggered rhythm公开的是一种将外来音乐和由脉搏激发的节奏相混合的音乐播放器。由于音乐和脉搏激发节奏没有相关性，所以音乐对人体的有益作用没有完全发挥出来。
美国(专利号US 6,746,247)choreographed athletic movement to music所公开的技术在最大限度上发挥了音乐对于运动的益处，但是它的音乐是根据特定人员的特定运动设计的，缺乏通用性。
中国(专利号200320112694.5)一种结合有音乐互动装置的运动器 该专利中所公开的技术在一种粗放的范畴内设定了音乐和运动的配合模式，即运动频率越高，所选择的音乐的节奏频率越高，没有一个量化的标准，无法实现音乐节奏和运动节奏的精确匹配。此种技术也没有考虑到低节奏频率的音乐对高动作频率运动的适配，或者高节奏频率的音乐对低动作频率运动的适配。
中国(专利号02233002.X)利用音乐控制速度的电动跑步机公开的是一种使运动者及运动器械跟随音乐节奏的调整运动节奏的技术。
中国专利号01806008.0 内容检索方法和装置、通信系统和通信方法中国申请号200410055797.1 内容回放方法与装置、内容记录方法及内容记录媒体中国申请号200410095250.4 自动乐曲分类设备与方法西门子runster原型机 runster是根据传感器采集的数据来改变音乐的节奏，使之跟跑步者的步伐相匹配。由于采用了特殊的音乐处理算法，虽然改变了音乐速度，但是不会改变音高或产生不自然的声效。此技术由The Fraunhofer Institute for Computer Graphics IGD Rostock公司开发。相关文件见http://www.inigraphics，net/press/topics/2005/issue2/2 05a13.pdf该技术的不足之处在于仅仅考虑了节奏，而没有顾及到音乐整体作为一件完整艺术作品对运动环境的渲染作用。况且节奏是一首音乐非常重要的特征，关乎整个作品的情绪、个性等。一旦被改变，必将引起效果上的极大变化。这种变化只有非常小的可能会产生积极的效果。在目前科技背景下，软件是无法编写出艺术作品的，一首被软件修改过的音乐对运动的有益效果必然会大打折扣。
发明内容
本发明的目的在于克服前述不足之处，为人们提供一种使数字音乐播放器按使用者的运动节奏自动播放相应节奏音乐的方法，它能选择出和运动节奏高度合拍的音乐适配使用者的运动，使运动象舞蹈一样成为一种享受。
所使用的数字音乐播放器除了包含存储器，处理器，音频输出单元，输入单元，以及电源管理单元外，至少还包含有传感器组件。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案在于实施步骤如下(1)感知运动信号，(2)根据运动信号计算出运动节奏，(3)以运动节奏为准，选择具有相应拍子进行速率的音乐文件播放，(4)当运动节奏发生变化时，重新进行以上的全部或部分步骤。
所述的传感器组件可以是机械式的，例如微动开关；也可以是电子式的，例如加速度传感器、压力传感器、光电传感器等、音频传感器、流量传感器等。
所述的运动节奏，是指单位时间内完成的周期性动作的次数。
所述的拍子进行速率，是指单位时间内播放音乐的拍子数。
音乐的拍子进行速率可以由处理器按预设的方法分析计算出来(例如在以下网址所记载的方法http://music.ee.ntu.edu.tw/beat_tracking.htm；又例如中国专利CN 88 2 02072 u所记载的方法)；或者直接使用带有拍子进行速率标记的音乐文件(见申请号为200510021724.5的专利申请)，或者使用与乐曲对应的，含有该乐曲拍子进行速率信息的文件。
处理器依照运动节奏，特定的容差值以及特定的对应关系逐首选择音乐文件播放，或生成播放顺序列表再播放。这种对应关系见(a)。(a)nX-A≤Z≤nX+A或X/n-A’≤Z≤X/n+A’x运动节奏 n非零自然数 Z拍子进行速率 A容差值(非负) A’容差值(非负)运动节奏X包含两种类型，一种是即时运动节奏X′，一种是平均运动节奏X″(b)1/t＝X′(c)1nΣi=1nX′i=X′′]]>t单个信号周期的时长 X′即时运动节奏 X″平均运动节奏 n非零自然数在实际操作中，可以仅使用其中一种，也可以两种配合使用。两种配合使用时，平均运动节奏X″用于选择乐曲，即时运动节奏X′用来跟平均运动节奏X″用比较以判断是否该重新选择乐曲播放。
容差值越小，选出的音乐文件越少，音乐文件的节拍进行速率越接近运动节奏。在较小的容差值下，使用者微调自己的运动节奏即可和播放的音乐完全合拍。因此，备选乐曲数量越大越好；在能选出适当数量音乐文件的前提下，容差值越小越好。
生成播放顺序列表时，入选的乐曲按照特定方式排序。例如，可将n值较小的乐曲排在前面；或者依照n值的大小，将乐曲交错排列；或者将乐曲随机排列。实际操作中，n的取值不宜太大(如n≤4)。
处理器在后台计算并监测运动节奏，当运动节奏的变化超过特定值，且这种变化持续特定的时长后，则回到之前的步骤进行循环；或者由使用者在改变运动节奏时，主动控制使处理器回到之前的步骤进行循环。
本发明的优点是播放器携带者在运动中随时可以欣赏到跟运动节奏高度合拍的音乐，使得整个运动过程轻松愉快。
具体实施例方式
实施例一传感器组件采用高灵敏度集成电路加速度传感器。所采用的电子音乐文件为预先处理过的，带有拍子进行速率标记的音乐文件。
(1)、使用者切换播放器到“按运动节奏播放相应节奏音乐”功能状态，开始作有周期性动作的运动(如跑步、使用循环动作的健身器械等)。
(2)、加速度传感器感知速度变化，并把信号传送给处理器。
(3)、处理器依据单个信号周期计算出即时运动节奏X′(单位如次/分钟)。
(4)、处理器比较一组(如5个)连续的X′值，计算它们的差异是否在特定的范围之内(如3次/分钟)，(5)、如答案为“否”，则回到步骤(4)进行循环，同时开始随机播放音乐；如答案为“是”，则进一步计算出平均运动节奏X″(单位如 次分钟)。
(6)、处理器读取音乐文件的拍子进行速率信息，依照平均运动节奏X″和适当的容差值，按照(a)所示对应关系选曲播放，或生成播放顺序列表再播放。
(7)、处理器比较当前即时运动节奏X′值和用于选曲的平均运动节奏X″值，如它们的差异超过特定值(如6次/分钟)，且这种变化超过了特定时长(如5秒钟)，则音乐渐弱、回到步骤(4)，否则继续当前播放状态。这个步骤也可由使用者在变化运动节奏时主动控制，使处理器重新计算平均运动节奏X″，生成新的播放顺序列表播放或直接选曲播放。
在实施例一中，处理器实时监测X′值、监测运动是否有周期性，实现了过程的自动化。
实施例二传感器组件采用高灵敏度集成电路加速度传感器。采用普通电子音乐文件及和音乐文件对应的、记载音乐拍子进行速率信息的文件。
(1)、使用者切换播放器到“按运动节奏播放相应节奏音乐”功能状态，开始作有周期性动作的运动(如跑步、使用循环动作的健身器械等)。
(2)、加速度传感器感知速度变化，并把信号传送给处理器。
(3)、处理器依据一组连续周期信号持续的时长及信号的个数，计算出平均运动节奏X″(单位如次/分钟)。
(4)、处理器读取乐曲的拍子进行速率信息，依照平均运动节奏X″和适当的容差值，按照(a)所示对应关系，生成播放顺序列表并播放，或者直接选曲播放。
(5)、使用者在改变运动节奏时，主动控制回到步骤(2)。
实施例三传感器组件采用高灵敏度压力传感器。采用普通电子音乐文件。使用中要求传感器贴在有周期性压力变化的位置，如将播放器缚在大腿上进行脚踏车运动。
(1)、使用者切换播放器到“按运动节奏播放相应节奏音乐”功能状态，开始作有周期性动作的运动。
(2)、压力传感器感知压力变化，并把信号传送给处理器。
(3)、处理器依据单个信号周期计算出即时运动节奏X′(单位如次/分钟)。
(4)、处理器比较一组(如5个)连续的X′值，计算它们的差异是否在特定的范围之内(如3次/分钟)，(5)、如答案为“否”，则回到步骤(4)进行循环，同时开始随机播放音乐；如答案为“是”，则进一步计算出平均运动节奏X″(单位如次/分钟)。
(6)、处理器按照特定方法分析音乐文件的拍子进行速率信息，依照平均运动节奏X″和适当的容差值，按照(a)所示方法选曲播放。所得到的拍子进行速率信息存入存储器以备下次直接调用。
(7)、处理器比较当前即时运动节奏X′值和用以选曲的平均运动节奏X″值，如它们的差异超过特定值(如6次/分钟)，且这种变化超过了特定时长(如5秒钟)，则回到步骤(4)，否则继续当前播放状态。这个步骤也可由使用者在变化运动节奏时主动控制，使处理器重新计算平均运动节奏X″，选择乐曲播放。
实施例四传感器组件采用高灵敏度压力传感器。采用普通电子音乐文件。使用中要求传感器贴在有周期性压力变化的位置，如将播放器缚在大腿上进行脚踏车运动。
(1)、使用者切换播放器到“按运动节奏播放相应节奏音乐”功能状态，开始作有周期性动作的运动。
(2)、压力传感器感知压力变化，并把信号传送给处理器。
(3)、处理器依据一组连续周期信号持续的时长及信号的个数，计算出平均运动节奏X″(单位如次/分钟)。
(4)、处理器依照平均运动节奏X″和适当的容差值，并读取与乐曲对应的文件中记载的拍子进行速率信息，按照(a)所示对应关系选曲播放或生成播放顺序列表。(处理器在事先按照特定方法分析出音乐文件的拍子进行速率信息，并按照对应关系存入存储器。)(5)、使用者在变化运动节奏时，主动控制回到步骤(2)。
以上实施例中的传感器也可以用以下传感器替换，用法如下音频传感器 如微型麦克风，感知运动时产生的声响，例如跑步时的脚步声。
光电传感器 将传感器置于小腿内侧，对着另一只小腿，走动时腿的交替运动反射光线回传感器。
流量传感器 通过感知流体通过时流量的变化来感知运动信号。
权利要求
1.一种使数字音乐播放器按运动节奏播放相应节奏音乐的方法，所使用的数字音乐播放器除了包含存储器，处理器，音频输出单元，输入单元，以及电源管理单元外，至少还包含有传感器组件，本发明的特征在于实施步骤如下(1)感知运动信号，(2)根据运动信号计算出运动节奏，(3)以运动节奏为准，依照以下对应关系，选择具有相应拍子进行速率的音乐文件播放，对应关系为nX-A≤Z≤nX+A或X/n-A’≤Z≤X/n+A’(X运动节奏 n非零自然数 Z；拍子进行速率 A容差值(非负) A’容差值(非负))(4)当运动节奏发生变化时，重新进行以上的全部或部分步骤。
2.根据权利要求1所述的一种使数字音乐播放器按运动节奏播放相应节奏音乐的方法，其特征在于步骤(3)中所述的音乐拍子进行速率，是直接读取带有拍子进行速率标记的音乐文件的拍子进行速率信息得到的。
3.根据权利要求1所述的一种使数字音乐播放器按运动节奏播放相应节奏音乐的方法，其特征在于步骤(3)中所述的音乐拍子进行速率，是直接读取与乐曲文件对应文件中的拍子进行速率信息得到的。
4.根据权利要求1所述的一种使数字音乐播放器按运动节奏播放相应节奏音乐的方法，其特征在于步骤(3)中所述的音乐拍子进行速率，是由处理器按预设的方法分析计算得出。
5.根据权利要求1所述的一种使数字音乐播放器按运动节奏播放相应节奏音乐的方法，其特征在于步骤(3)中所述的运动节奏是指即时运动节奏。
6.根据权利要求1所述的一种使数字音乐播放器按运动节奏播放相应节奏音乐的方法，其特征在于步骤(3)中所述的运动节奏是指平均运动节奏。
7.根据权利要求1所述的一种使数字音乐播放器按运动节奏播放相应节奏音乐的方法，其特征在于步骤(3)中的n≤4。
全文摘要
一种使数字音乐播放器按运动节奏播放相应节奏音乐的方法。众所周知，适当节奏的音乐使运动过程轻松愉快，不同节奏的运动需要不同节奏的音乐。但是目前的数字音乐播放器只能以手动选曲来配合当前的运动节奏，如果运动时间长或运动节奏变化，挑选的过程一再重复，耗时费神，令使用者往往放弃乐曲的选择。本发明所述的方法是传感器感知运动信号，处理器计算出使用者的运动节奏，并依此节奏选择有相应节奏的乐曲播放。如使用者的运动节奏发生变化，处理器重新选择乐曲播放。本发明的优点是播放器携带者随时可以听到完全合拍的音乐，运动过程轻松愉快，提高了运动效率。
文档编号G10H7/00GK1819014SQ20061002054
公开日2006年8月16日 申请日期2006年3月22日 优先权日2006年3月22日
发明者曹坚 申请人:曹坚