专利名称：利用旋律讯号撷取歌曲的方法
技术领域：
本发明涉及一种歌曲选取方法，尤其是一种利用旋律讯号撷取歌曲的方法，令使用者借由唱、哼、敲击或以乐器弹奏一段歌曲的旋律、节奏，而将歌曲从资料库中选取出来。
本发明的主要目的，是提供一能令使用者以唱、哼敲击或以乐器弹奏一段歌曲的旋律，而将使用者欲寻找的歌曲从歌曲资料库中选取出的方法，让使用者能够在忘记、记错、不知道歌曲的歌词、歌名或歌唱者的情况下仍然能根据片段的歌曲旋律、节奏，而在歌曲资料库中取出适当的歌曲。
本发明系一种能令使用者借由唱、哼或用乐器弹奏一段歌曲的旋律，而将使用者欲寻找的歌曲从歌曲资料库中选取出来的方法，前述方法包括旋律讯号撷取程序A，系令使用者借由电子周边设备例如麦克风、乐器等输入歌曲的旋律或节奏，而将输入的歌曲旋律或节奏储存成一定的电子资料格式；旋律讯号数字处理程序B，系将自旋律号撷取程序A撷取的电子数字资料格式，经由数字讯号处理过程(Digital Signal Processing，简称DSP)进行基频分析(或称基频追踪，Pitch Tracking)，再将该基频讯号进而转换成合适的比对中介格式，提供歌曲比对程序C作为歌曲旋律比对的依据；歌曲比对程序C，系将歌曲资料库中歌曲的频率、节奏等音乐讯号，转成特定的歌曲中介格式，并根据旋律讯号数字处理程序B撷取的一段旋律讯号特定中介格式与歌曲资料库中所有歌曲的中介格式比对，找出由旋律讯号数字处理程序B中所产生的中介格式与歌曲资料库中所有歌曲的中介格式的相似性；以及结果输出程序D，系根据歌曲比对程序C中比对的相似性结果依照其相似性高低，找出歌曲资料中与使用者欲寻找的歌曲最相似的歌曲。
虽然本发明将参阅含有本发明较佳实施例的附图予以充份描述，但在此描述的前应了解熟悉本行业的人士可修改在本文中所描述的发明，同时获致本发明的功效。因此，须了解以下的描述对熟悉本行技艺的人士而言为一广泛的揭示，且其内容不在于限制本发明。
请同时参考
图1及图2。本发明系一能令使用者借由唱、哼、敲击或用乐器弹奏一段歌曲的旋律，而将该首歌从歌曲资料库中选取出来的程序，包括旋律讯号撷取程序A、旋律讯号数字处理程序B、歌曲比对程序C及结果输出D等四个不同的步骤；其中旋律讯号撷取程序A，系令使用者借由电子周边设备输入歌曲的旋律或节奏。其包含使用者借由麦克风哼、唱、敲击一段歌曲旋律；或者利用乐器弹奏出歌曲的旋律或节；或者借由电子设备预先编辑歌曲旋律或节奏，例如，利用电脑键盘输入歌曲节奏编辑而储存成一定的电子资料格式，或者使用者经由录音装置事先将哼、唱、敲击的歌曲讯号储存成相同的电子资料格式，而载入电子设备储存装置中，前述的电子资料格式为一种数字的声音格式，如WAVE、RA、AU...等。
旋律讯号数字处理程序B，系将自旋律号撷取程序A撷取的电子数字资料格式，经由数字讯号处理过程(Digital Signal Processing，简称DSP)进行基频分析(或称基频追踪，Pitch Tracking)，借以找出每一小段讯号的基频(Fundamental Frequency)，并将其转成相对应的音符或量化数值，然后，再将该基频讯号进而转换成合适的比对中介格式，转换后的中介格式系提供歌曲比对程序C作为歌曲旋律比对的依据。
其中，前述的基频追踪系指自旋律讯号撷取程序A中取得的数字声音格式经由数字讯号处理转换，转换成在频域上的分布，如傅利叶转换(Fourier Transformation)、快速傅利叶转换(Fast FourierTransformation)、小波转换(Wavelet Transform)等方式，然后，再将其高频部份与低频部份分离，借以将每一小段的讯号的基频找出；前述的中介格式系指一种包含歌曲频率、节奏的数字声音格式。例如三项符号表示法(Ternary Contour)，系使用三项符号(U，D，S)来表示某个音高与其他音高的关系标示比前一个音高高的以U表示，比前一个音高低的以D表示，和前一个音高相同的以S表示。例如Do、Re、Mi、Mi、Re表示成(U，D，S，D)。
数值表示法(Numeric Contour)，系使用数字来表示某个音高与其他音高的半音距离关系标示比前一个音高高半音则加1，比前一个音高低半音则减1，与前一个音高相同则以0表示。例如以Do为基准，Do、Re、Mi、Mi、Ro表示成(2，2，0，-2)。
和弦表示法(Chord)，其系将一组音高转成相对应的和弦表示。例如Do、Re、Mi、Mi、Re表示成(C，Dm，Em，Em，Dm)。
歌曲比对程序C，系将歌曲资料库中歌曲的频率、节奏等音乐讯号，转成特定的歌曲中介格式，此中介格式系整首歌曲的中介格式，接着，根据旋律讯号数字处理程序B撷取的一段旋律讯号特定中介格式与歌曲资料库中所有歌曲的中介格式比对，此比对程序可使用动态规划(DynamicProgramming)、动态时间扭曲(Dynamic Time Warping)、类神经网络(Artificial Neural Networks)与模糊逻辑(Fuzzy Logic)等各种比对方式进行比对，例如三项符号表示法的中介格式以字串比对。此歌曲比对程序C的目的在于找出由旋律讯号处理程序B中所产生的中介格式与歌曲资料库中所有歌曲的中介格式的相似性。
结果输出程序D，系根据歌曲比对程序C中比对的相似性结果，依照其相似性高低，找出歌曲资料中与使用者欲寻找的歌曲最相似的歌曲。
于本实施例中，系借由适当的人机介面装置，例如电脑显示器，将查询的歌曲依据相似性的高低，顺序排列显示于显示器上，供使用者选择。
权利要求
1.一种利用旋律讯号撷取歌曲的方法，系由使用者以旋律讯号于歌曲资料库中选取歌曲的方法，其特征是它包含旋律讯号撷取程序，系由使用者利用系统周边输入装置，将任何一段歌曲的旋律、节奏的旋律讯号输入系统而转换成系统可读取的资料格式；旋律讯号数字处理程序，系将自前述旋律讯号撷取程序中获取的前述资料格式，经由数字讯号处理过程进行旋律高低分析，找出旋律的变化，并将其转成相对应的音符或量化数值，再将该相对应的音符或量化数值转换成比对中介格式；歌曲比对程序，系从前述歌曲资料库内撷取出资料库歌曲的中介格式，根据资料库歌曲中介格式与于旋律讯号数字处理程序中产生的前述中介格式比对；结果输出程序，根据前述歌曲比对程序比对的结果，依照其相似性高低而将歌曲输出。
2.如权利要求1所述的利用旋律讯号撷取歌曲的方法，其特征是其中前述旋律讯号撷取程序内的系统，可为个人电脑、网路伺服电脑、伴唱机、点歌机或其他具有处理旋律讯号功能的电子设备。
3.如权利要求1所述的利用旋律讯号撷取歌曲的方法，其特征是其中前述旋律讯号撷取程序内的系统周边输入装置可为麦克风、键盘、乐器、录音装置或其他具有输入制作系统可读取的旋律讯号功能的设备。
4.如权利要求1所述的利用旋律讯号撷取歌曲的方法，其特征是其中前述旋律讯号撷取程序内的旋律讯号可为使用者哼、唱、敲击或乐器弹奏的声音讯号，或已录制的旋律讯号，或制作的数字旋律讯号。
5.如权利要求1所述的利用旋律讯号撷取歌曲的方法，其特征是其中前述旋律讯号撷取程序内的系统可读取的资料格式，可为WAVE、RA、AU或其他数字旋律讯号。
6.如权利要求1所述的利用旋律讯号撷取歌曲的方法，其特征是其中前述旋律讯号数字处理程序内的旋律分析，可为基频分法、三项符号表示法、数字表示法、和弦表示法或其他可利用表示分析旋律高低差异的方法。
7.如权利要求1所述的利用旋律讯号撷取歌曲的方法，其特征是其中前述歌曲比对程序中的中介格式比对可为动态规划、动态时间扭曲、类神经网路、模糊逻辑或其他可达比对功能的方法。
全文摘要
本发明为一种利用旋律讯号撷取歌曲的方法,令使用者借由哼、唱、敲击或利用乐器弹奏一段歌曲的旋律经过比对,而将歌曲从歌曲资料库中选取出来;其系将使用者输入的旋律讯号经由旋律讯号数字处理,转换成一中介格式,并与歌曲资料库中的歌曲中介格式比对,找出使用者欲寻找的歌曲。
文档编号G06F9/40GK1349161SQ01120458
公开日2002年5月15日 申请日期2001年7月16日 优先权日2000年10月18日
发明者张智星 申请人:张智星, 清蔚科技股份有限公司