音乐种类判别装置和装备它的游戏机的制作方法

专利名称：音乐种类判别装置和装备它的游戏机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种取入由音乐播放器播放的音乐的音乐播放信号，判别 该音乐的种类的装置等。
背景技术：
从便携式音频播放器那样的音乐播放器的线输出端子输出的音乐播 放信号，是一种模拟信号，以用头戴式耳机等声音输出装置进行声音转换 为前提而生成。音乐播放信号上没有附加用来判别音乐种类的信息。
作为解析此种音乐播放信号并判别音乐种类的手段，目前是利用FFT 这种高度的频率分析处理，迄今为止，尚没有出现与音乐播放器组合在一 起， 一般使用者可使用的音乐种类判别装置。另外，在游戏机领域，提供 一种解析由话筒输入的声音信号，并将该解析结果体现在角色形态上的方 案(参照例如专利文献1)。
专利文献1:特开2001-29649公报

发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种音乐种类判别装置和应用它的游戏 机，可以用较简单的结构判别音乐的种类。
本发明的音乐种类判别装置，为了解决上述问题，包括
信号输入部，取入音乐播放器输出的音乐播放信号；
信号处理部，输出被取入到所述信号输入部的音乐播放信号的低频波
成分和高频波成分的各个积分值和微分值；数据生成部，在每一规定的取 样单位时间，取入所述信号处理部输出的各个积分值和微分值，在所述取 样单位时间内，判定各个积分值和微分值是否超过规定电平，以每个规定 的取样周期为单位，按照所述积分值和所述微分值的类别，对判定为检测出超过所述规定电平的值的次数进行统计，生成解析数据；和数据解析部， 根据所述解析数据记述的统计值，判别从所述音乐播放器输出的音乐的种 类。
根据本案发明者们的研究，在向声音输出装置输出的音乐播放信号 中，含有与音乐种类相应的共通的或类似的特征，该特征与包含在音乐播 放信号中的低频波成分和高频波成分的各个积分值和微分值的分散情况 具有相关性。在本发明的音乐种类判别装置中，信号处理部输出的积分值 和微分值，在每个取样单位时间被取入到数据生成部，判定在该取样单位 时间内各积分值和微分值是否超过规定电平，数据生成部以每个规定的取 样周期为单位、而且按照积分值和微分值的类别，对判定为超过的次数进 行统计，生成解析数据。所得统计值反映了包含在音乐播放信号中的低频 波成分和高频波成分的各个积分值和微分值在每个取样周期中的分散情 况。因此，根据这些统计值，识别与音乐种类相应的特征，可以判别音乐 播放信号被播放出来的音乐的种类。对音乐播放信号的积分处理和微分处 理是比较容易实施的，而且该积分值和微分值的处理，也是在每个取样单 位时间，判定积分值和微分值与规定电平之间的大小，统计其判定结果的 这种可以比较容易且高速执行的处理。因此，根据本发明的音乐种类判别
装置，即便是搭载了处理能力受限的小型微处理单元(MPU)的一般耗材
等，也足以实现该处理。
在本发明的音乐种类判别装置的一个实施方式中，所述数据解析部， 计算所述统计值的各个标准偏差，根据该标准偏差的比率，判别音乐的种 类。通过利用标准偏差的比率，可以更明确地抽出音乐的种类特征，高精 度地判别种类。
在计算标准偏差的比率的实施方式中，音乐种类判别装置还具备预 先将所述标准偏差的比率与音乐的种类对应起来的判别参照数据，所述数 据解析部，将所述判别参照数据所记录的比率之中与计算出的标准偏差的 比率最近似的比率所对应的种类，判别为从所述信号输入部取入的要由音 乐播放信号播放出来的音乐的种类。根据本实施方式，通过预先调查低频 波成分和高频波成分的各个积分值和微分值的标准偏差的比率与音乐种 类之间的相关关系并记述在判别参照数据中，就能容易地确定对从信号输入部取入的音乐播放信号进行解析而得到的标准偏差的比率表示的是哪 一个种类的特征。
在本发明的音乐种类判别装置的一个实施方式中，还具备与所述音 乐的种类和由所述数据解析部判别出的次数相对应的履历数据，所述数据 解析部，按照所述种类的判别结果，更新所述履历数据。根据本实施方式， 按种类记录音乐种类判别装置的判别次数，可以分析音乐播放器上哪一类 音乐被频繁播放之类的使用者的倾向，进而利用其履历数据，提供与使用 者偏好相应的各种处理、操作、服务等。
本发明的音乐种类判别装置虽然可以以各种方式使用，但作为它的一 种实施方式，所述音乐种类判别装置，被插装在所述音乐播放器的线输出 端子、和将该线输出端子输出的音乐播放信号转换成声音的声音输出装置 之间，具备使所述线输出端子输出的音乐播放信号通向所述声音输出装 置的旁通路径；和将该音乐播放信号取入所述信号处理部的线路。根据这 样的实施方式，就可以使从特定的音乐播放器的线输出端子输出的音乐播 放信号通向声音输出装置，在播放音乐的同时判别该音乐的种类。
本发明也可以构成为具备上述的音乐种类判别装置和将上述种类判 别结果体现在游戏内容上的游戏控制部的游戏机。根据这种游戏机，就可 以提供一种崭新的工具，取入音乐播放器输出的音乐播放信号，使要由该 音乐播放信号播放出来的音乐的种类体现在游戏中，使音乐播放器进行的 音乐播放与游戏融合。
另外，为了便于理解本发明，在以上的说明中，附图的参照符号被划 上了括号，但本发明并不由此来限定图示的方式。
如上所述，根据本发明，通过求出表示音乐播放信号的低频波成分和 高频波成分的各个积分值和微分值的分散情况的统计值，并根据该统计值 判别音乐种类，就可以实现以较简单的构成就可以判别音乐种类的音乐种 类判别装置以及应用它的游戏机。


图1是表示将安装有本发明一实施方式下的音乐种类判别装置的便携 式游戏机配置在便携式音乐播放器和耳机之间的状态图。图2是图1的游戏机控制系统中与音乐种类判别有关的部分的框图。 图3是图2的控制单元的功能的框图。图4是表示音乐播放信号与取样周期之间关系的图。图5是表示一例在取样周期内积分值波形与取样单位时间之间关系的图。图6是表示解析数据内容的图。图7是表示判别参照数据内容的图。图8是表示履历数据内容的图。图9是表示控制单元所执行的解析数据生成处理子程序的流程图。 图10是表示控制单元所执行的数据解析处理子程序的流程图。
具体实施方式
图1表示装有本发明一实施方式下的音乐判别装置的便携式游戏机。游戏机l，与便携式音乐播放器IOO组合在一起使用，包括机壳2;和在该机壳2的前面安装的作为显示装置的LCD3。机壳2上设有线输入端 子4和耳机端子5。线输入端子4，通过中继电缆102与便携式音乐播放 器100的线输出端子101连接。耳机端子5与耳机103连接。也就是说， 本实施方式的游戏机1，安装在便携式音乐播放器100与要与其组合的声 音输出装置之间使用。与便携式音乐播放器100组合的声音输出装置，不 限于耳机103。也就是说，便携式音乐播放器IOO，只要是可以向扬声器、 头戴式耳机等各种声音输出装置输出用来进行声音转换的音乐播放信号 的装置即可，与其媒体记录形式、播放方式之类的细节无关。另外，音乐 播放器不限于携带式的，家庭用音响、电视、市场销售的便携式电子游戏 中输出音乐的装置也可以。游戏机1同时具有以下功能作为使从音乐播放器100的线输入端子 4输出的音「乐播放信号通向耳机103的中继器；和作为解析从音乐播放器 100输出的音乐播放信号，向使用者提供与该解析结果相应的游戏的游戏 机。图2是表示设于游戏机1内部的控制系统中、特别是与取入音乐播放 信号并进行解析的功能相关的部分的构成框图。游戏机l包括旁通路径 Rl ，使模拟的声音播放信号从作为信号输入部的线输入端子4通向耳机端子5;信号处理部IO，对从线输入端子4经由支线R2取入的声音播放信号进行处理；和控制单元ll，取入上述信号处理部IO的输出信号。另 外，线路R1、 R2都是由3条线构成右路、左路和地线。图中用l根来 不意。信号处理部10，具备 一对低通滤波器(LPF) 12A、 12B，仅使线 输入端子4取入的音乐播放信号的低频波成分通过； 一对高通滤波器 (HPF) 13A、 13B，仅使上述音乐播放信号的高频波成分通过；积分电路 14，对LPF12A的输出信号进行积分；微分电路15，对LPF12B的输出信 号进行微分；积分电路16，对HPF13A的输出信号进行积分；微分电路 17，对HPF13B的输出信号进行微分；A/D转换器18A 18D,将各电路 14 17的输出信号转换成数字信号，输出至控制单元ll。 LPF12A、 12B 通过的频域被设定在例如1000Hz以下，LPF13A、 13B通过的频域被设定 在例如1000Hz以上。另外，频域的设定值不限于这些例子。例如，也可 以将LPF12A、 12B通过的频域设为500Hz以下，将LPF13A、 13B通过 的频域设为1000Hz以上。另夕卜，既可以将LPF12A、 12B通过的频域设定 成相互一致，也可以不一致。在两者通过的频域一致的情况下，可以设置 一个LPF，取代LPF12A、 12B，将其输出信号分给积分电路14和微分电 路15。既可以将LPF12A、 12B通过的频域设定成相互一致，也可以不一 致。HPF13A、 13B也是同样。控制单元11作为计算机单元构成，由以下部分组成微处理单元 (MPU)、该MPU的动作所必需的外围设备例如RAM、 ROM等存储装 置。控制单元ll上，上述的LCD3被作为控制对象连接，同时，与发出 游戏指示等的输入装置20、产生声音、效果音等的扬声器单元(SP) 21 连接。另外，在与扬声器单元21的连接线路上，还与耳机端子5相连。控制单元ll，通过执行将游戏画面显示在LCD3等处理，向使用者提 供各种游戏功能。作为该游戏附带的功能，控制单元11具有解析信号处 理部10的输出信号，判别音乐种类的功能。图3是控制单元11的功能框 图。控制单元11的MPU (未图示)，将规定的控制程序由存储装置25 读出并实行，可以在控制单元11的内部，作为逻辑装置生成数据生成部 30、数据解析部31和游戏控制部32。数据生成部30处理信号处理部10的输出信号，生成解析数据D1，将其存储在存储装置25中。数据解析部31读出解析数据D1，用规定手法判别音乐种类，根据其判别结果更新履 历数据D2。该种类判别，参照存储在存储装置25中的判别参照数据D3。 游戏控制部32，在参照履历数据D2的同时，按照规定的游戏程序(未图 示)运行游戏。下面，参照图4 图8，说明与游戏机l的种类判别有关的处理。 图4是从线输入端子4输入到信号处理部10的音乐播放信号的波形 的一例。在信号处理部10中，LPF12A、 12B取出音乐播放信号的低频波 成分，LPF13A、 13B取出高频波成分。取出的低频波成分的积分值由积 分电路14输出，低频波成分的微分值由微分电路15输出，高频波成分的 积分值由积分电路16输出，高频波成分的微分值由微分电路17输出。输 出的积分值和微分值，在A/D转换器18A 18D上被转换成数字信号，输 入至控制单元11的数据生成部30。数据生成部30中，作为用于处理从信 号处理部10输出的积分值以及微分值的基准时间，设有两种时间长一 种是图4所示的取样周期Tm，另一种是图5 (表示积分电路14的输出波 形的一例的图)所示的取样单位周期Tn。取样周期Tm是取样单位周期 Tn的整数倍。作为一例，可以分别设定取样周期Tm为5秒，取样单位周 期Tn为20毫秒。控制单元11的数据生成部30，在每个取样单位时间Tn取入积分值 和微分值，在该取样单位时间Tn内，分别判定积分值和微分值是否超过 规定电平。然后，将判定为检测出超过规定电平的值的次数以每个取样周 期Tm为单位，而且按照积分值和微分值分类进行统计，生成解析数据 Dl。例如，在图4设定的一个取样周期Tm中的低频成分的积分值像图5 那样变动的情况下，数据生成部30中，在各取样单位时间Tn内监视积分 值是否超过规定的阈值TH，在积分值超过阈值TH的情况下，判定积分 值超过规定电平。但是，次数的统计与积分值在一个取样单位时间Tn内 超过阈值TH的次数无关，只要超过一次，都计为l。在取样周期Tm内， 对每个取样单位时间Tn重复上述判定处理，在取样周期Tm经过的时间 点上，对判定为超过规定电平的次数进行统计。如果取样周期Tm为5秒， 取样单位时间Tn为20毫秒，那么在一个周期Tm内，次数的最小值为0，最大值为250。控制单元11的数据生成部30，对于积分值和微分值会分别执行上述 处理，依次在每个取样周期Tm统计所测算的次数，如图6那样生成解析 数据D1。在图6的解析数据中，通道ch0对应积分电路14的输出，通道 chl对应微分电路15的输出，通道ch2对应积分电路16的输出，通道ch3 对应微分电路17的输出。取样编号smpl smpN，对应从音乐播放信号的 开始时刻起的周期编号。这里假定全部的音乐播放信号相当于N个周期。 另外，取样编号smpX (其中，X是1 N)的通道chO的统计值sumOX， 表示自处理开始时刻起的第X个取样周期TmX中，判定为低频波成分的 积分值超过规定电平TH的次数。例如，sum01就相当于最初取样周期中 判定为低频波成分的积分值超过阈值TH的次数。其它通道chl ch3也是 同样。数据解析部31，对于解析数据中记述的统计值，对每个通道，也就是 对每个积分值和微分值计算标准偏差SD0 SD3 (参照图6)。然后，根 据所得标准偏差SD0 SD3的比率(SDO :SD1: SD2: SD3)，判别要由音 乐播放信号播放出来的音乐的种类。该种类判别中，参照判别参照数据 D3。如图7所例示的那样，判定参照数据D3中，音乐的种类A X与标 准偏差比率被对应起来记述。这里所谓的种类，是指用于区别例如古典、 摇滚、叙事曲、JAZZ这类的音乐内容的概念。数据解析部31，比较判定 参照数据D3，将最接近所得到的标准偏差SD0 SD3的比率的种类，定 为与该音乐播放信号对应的种类。然后，数据解析部31，会在种类决定之 后，根据判别结果更新履历数据D2。例如，如图8所示，履历数据D2中， 种类A X、与各自的输入次数Na Nx被对应起来记述，数据解析部31， 通过在判别出的种类的次数上加1，以此来更新履历数据D2。下面，参照图9和图10，说明用于实施上述种类判别的控制单元U 所执行的处理的步骤。图9表示控制单元11 (数据生成部30)为了生成 解析数据而执行的解析数据生成处理子程序。该子程序，在例如使用者已 从输入装置20 (参照图2)指示进行种类判别的状态下，以积分值和微分 值己分别被从信号处理部IO输出为条件而执行。另外，信号处理部10输 出的积分值和微分值，逐次积存于控制单元11的内部缓存，接受本子程序的处理。在解析数据生成处理子程序中，控制单元11在最初的步骤S1中，将 对成为数据处理对象的通道Ch的编号进行指定的变量n，设为初始值0，在接下来的步骤S2中，从内部缓存取入相当于通道chn的取样单位时间 的输出信号(积分值或微分值)。在接着下来的步骤S3中，控制单元ll 判定取入的输出信号是否超过规定电平。如果超过规定电平，控制单元11 前移至步骤S4，使通道chn用内部计数器加1，其后前进至步骤S5。另一 方面，在步骤S3，如果不超过规定电平，控制单元11跳过步骤S4，前进 至步骤S5。在步骤S5，控制单元ll判定变量n是否被置为3，如果不是3，就在 步骤S6对变量n加l，返回步骤S2。而如果在步骤S5，变量n是3，控 制单元11前移至步骤S7。通过重复步骤S2 S6的处理，4个通道ch0 ch3、即与低频波成分对应的积分电路14、 15，与高频波成分对应的积分 电路16、 17的各个输出，在相当于取样单位时间长度持续受到检査。在步骤S7，控制单元11判定取样周期Tm的处理是否结束。例如， 在步骤S5作出肯定判断的次数与将取样周期Tm除以取样单位时间Tn所 得到的值一致的情况下，可以判断为取样周期Tm的处理已经结束。如果 步骤S7是否定判断，那么控制单元U返回步骤Sl，进行积存在内部缓 存中的下一个取样单位时间的信号处理。如果步骤S7是肯定判断，那么 控制单元11前移至步骤S8，将内部计数器记录的值，作为与此次取样周 期对应的取样编号smpX的统计值sumOX、 sumlX、 sum2X、 sum3X (参 照图6)，追加至存储装置25的解析数据D1。如果解析数据D1尚不存 在，就新建一个解析数据D1，将统计值对应于最初的取样编号smpl来进在接下来的步骤S9中，控制单元11将内部计数器的值重置为0，然 后在下一个步骤S10判断解析数据的生成处理是否已经结束。例如，在所 有通道ch0 ch3的输出都接近于0的所谓无音状态持续规定秒数以上的 情况下，可以判断处理已经结束。而且，如果处理没有结束，控制单元ll 返回步骤S1;如果判断为处理已经结束，控制单元ll结束解析数据生成 处理子程序。通过以上处理，生成图6所示的解析数据。图lO表示控制单元ll (数据解析部31)为了根据解析数据判别音乐 种类而执行的数据解析处理子程序。该子程序接在图9的解析数据生成处 理子程序结束之后执行。在数据解析处理子程序中，控制单元11在最初的步骤S21中，将对成为数据处理对象的通道ch的编号进行指定的变量n 设为初始值0，在接下来的步骤S22中，从记录在存储装置25上的解析数 据D1，读入与变量n相对应的通道编号chn的统计值，计算那些标准偏 差。在下一个步骤23中，控制单元ll判断变量n是否被置为3，如果不 是3，在步骤S24对变量n加1，之后返回步骤S22。而如果在步骤S23， 变量n是3，控制单元11前进至步骤S25。通过重复步骤S22 S24的处 理，4个通道ch0 ch3各自的标准偏差SD0 SD3 (参照图6)被计算出 来。在步骤25中，控制单元11对标准偏差SD0 SD3的相互比率进行计 算。在下一个步骤26中，控制单元11将存储装置25的判别参照数据D3 与所得到的标准偏差SD0 SD3的比率进行对比，通过选择所具有的比率 最近似于标准偏差SD0 SD3的比率的种类，来判别音乐种类。然后，控 制单元11在下一个步骤27，在被判别的种类的次数上加1，以此来更新 履历数据D2。其后，结束数据解析处理子程序。对于本实施方式的游戏机1，由于履历数据D2中记录有按种类区分 的判别次数，所以，参照履历数据D2，就可以对使用者通过游戏机1所 听的各类音乐的频度、使用者的种类偏好等进行分析，将种类的判别结果 体现在游戏控制部32执行的游戏内容上。例如，游戏控制部32在执行培 育角色的游戏时，可以在游戏控制部32上进行以下操作根据履历数据 D2所记述的每个种类的判别次数的分布状况，改变人物的样貌、性格等 特性。本发明并不限于以上方式，可以用各种方式实施。例如，信号处理部 不一定要对低频波成分和高频波成分各备一对积分电路和微分电路，也可 也对低频波成分设置二对以上的积分电路和微分电路，使通过频域各不相 同。高频波成分也是同样。在构成上，信号处理部既可以是将IC、 LSI这 样的电路元件组合起来的硬件装置，也可以是将MPU与软件组合起来的 逻辑装置。数据生成部和数据解析部也可以分别构成为硬件装置。信号输12入部不限于线输入端子。例如，也可以将以下装置作为信号输入部使用， 即从音乐播放器利用FM电波等无线电波传送的播放信号进行接收，并转 换成音乐播放信号的装置。上述的方式是对低频波成分和高频波成分的各个积分值和微分值在 取样单位时间内超过规定电平的次数进行统计，计算该统计值的标准偏 差，判别偏差情况，但本发明并不限于利用标准偏差。也可以利用例如统 计值的分散、总合、平均这样的各种统计值来判别音乐种类。上述的方式中，通过线输入端子4、信号处理部IO和控制单元11的 组合，来构成音乐种类判别装置。但本发明的音乐种类判别装置，并不限 于安装在游戏机上。本发明的音乐种类判别装置，可以应用在根据音乐播 放信号来判别音乐种类的各种装置上，而该音乐播放信号是从音乐播放器 向耳机、头戴式耳机或扬声器之类的声音输出装置输出。
权利要求
1.一种音乐种类判别装置，其特征在于，包括信号输入部，取入音乐播放器输出的音乐播放信号；信号处理部，输出被取入到所述信号输入部的音乐播放信号的低频波成分和高频波成分的各个积分值和微分值；数据生成部，在每一规定的取样单位时间，取入所述信号处理部输出的各个积分值和微分值，在所述取样单位时间内，判定各个积分值和微分值是否超过规定电平，以每个规定的取样周期为单位，按照所述积分值和所述微分值的类别，对判定为检测出超过所述规定电平的值的次数进行统计，生成解析数据；和数据解析部，根据所述解析数据记述的统计值，判别从所述音乐播放器输出的音乐的种类。
2. 根据权利要求1所述的音乐种类判别装置，其特征在于， 所述数据解析部，计算所述统计值的各个标准偏差，根据该标准偏差的比率，判别音乐的种类。
3. 根据权利要求2所述的音乐种类判别装置，其特征在于， 还具备预先将所述标准偏差的比率与音乐的种类对应起来的判别参照数据，所述数据解析部，将所述判别参照数据所记录的比率之中与计算出的 标准偏差的比率最近似的比率所对应的种类，判别为从所述信号输入部取 入的要由音乐播放信号播放出来的音乐的种类。
4. 根据权利要求1 3的任意一项所述的音乐种类判别装置，其特征 在于，还具备与所述音乐的种类和由所述数据解析部判别出的次数相对应 的履历数据，所述数据解析部，按照所述种类的判别结果，更新所述履历数据。
5. 根据权利要求1 4的任意一项所述的音乐种类判别装置，其特征 在于，所述音乐种类判别装置，被插装在所述音乐播放器的线输出端子、和将该线输出端子输出的音乐播放信号转换成声音的声音输出装置之间，具备使所述线输出端子输出的音乐播放信号通向所述声音输出装置的旁通路径；和将该音乐播放信号取入所述信号处理部的线路。 6. —种游戏机，其特征在于，具备
6. 权利要求1 5的任意一项所述的音乐种类判别装置；和将所述种类 的判别结果体现在游戏内容上的游戏控制部。
全文摘要
本发明提供一种音乐种类判别装置，可以用较简单的构成，判别音乐的种类。音乐种类判别装置上设有信号处理部10，输出从音乐播放器100取入至线输入端子4的音乐播放信号的低频波成分和高频波成分的各个积分值和微分值；数据生成部30，在每个规定的取样单位时间，取入信号处理部10输出的各个积分值和微分值，在取样单位时间内，判定各个积分值和微分值是否超过规定电平，以每个规定的取样周期为单位，对判定为检测出超过规定电平的值的判定次数进行统计，生成解析数据；数据解析部31，根据解析数据的统计值，判别从音乐播放器100输出的音乐的种类。
文档编号G10L11/00GK101325990SQ20068004595
公开日2008年12月17日 申请日期2006年12月8日 优先权日2005年12月9日
发明者吉田靖, 铃木创, 铃木松美 申请人:科乐美数码娱乐株式会社