CN1136192A - 用在卡拉ok装置中的演唱评价方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在卡拉OK装置中通过测定卡拉OK演唱者的演唱声与一台声象设备所产生的伴奏音乐之间的差值而评价该卡拉OK演唱者的演唱的演唱评价方法。通过同时分别抽样卡拉OK演唱者的演唱声与伴奏音乐。产生数字化声音信号及它们的对应数字化伴奏信号。然后，计算一个数字化声音信号与其对应的数字化伴奏信号之间的差值以及差值的趋势，并用于生成一个演唱评分。

Description

用在卡拉OK装置中的演唱 评价方法
本发明涉及用在卡拉OK装置中的演唱评价方法；更具体地，涉及能够根据一位卡拉OK演唱者的演唱计算演唱评分的演唱评价方法。
众所周知，近来在许多国家中“卡拉OK”已成为流行的娱乐形式，其中一位卡拉OK演唱者跟随一首选中的歌曲的伴奏演唱。在其最基本的形式中，卡拉OK装置向卡拉OK演唱者提供一个麦克风，并在一个可视显示器上显示所选择的歌曲的歌词或字。当卡拉OK演唱者跟随所显示的歌词演唱该歌曲时，卡拉OK装置将他或她的演唱声与伴奏音乐输出到一个音频输出装置，诸如一组扬声器中。
为了增进卡拉OK的娱乐价值，典型的卡拉OK装置还包含一个生成评分的演唱评价器。现有的卡拉OK装置中所采用的演唱评价器通常在一个只读存储器(ROM)装置中包含事先记录的评分。在选择一首特定的歌曲时，演唱评价器被传输给它的伴奏音乐所激活。此后，在伴奏音乐结束时，演唱评价器随机选择任何一个事先记录的评分并将其传输到显示器上。
然而，由于评分是与卡拉OK演唱者的实际演唱无关的，评分系统不但不可靠，还不能增进卡拉OK装置的娱乐价值。
因此，本发明的一个主要目的为提供一种通过测定一首选择的歌曲的卡拉OK演唱者的演唱声与对应的伴奏音乐之间的不调和性而评价一位卡拉OK演唱者的演唱的方法。
按照本发明的一个较佳实施例，提供了用于在卡拉OK装置中评价一位卡拉OK演唱者的演唱的方法，其中该卡拉OK装置包括用于提供一首选择的歌曲的伴奏音乐信号的装置及用于将卡拉OK演唱者的演唱声转换成声音信号的装置，该方法包括下述卡骤：(a)检测所选择的歌曲的开始；(b)在检测到所选择的歌曲的开始以后等待一个预定的时间间隔，此后，在预定的抽样率上同时抽样声音信号与伴奏音乐信号，借此生成一个数字化的声音信号与一个对应的数字化的伴奏信号的对的时间序列；(c)响应预定的时间间隔以后生成的第一对数字化声音与数字化伴奏信号将一个初始周期计数no设定为1；(d)测定构成与n＝no对应的数字化声音与数字化伴奏信号的对的一个数字化声音信号VV(n)与一个数字化伴奏信号VA(n)之间的差D(n)；(e)根据差D(n)计算一个周期评分S(n)；(f)为下一对数字化声音与数字化伴奏信号将初始周期计数no增加1并重复所述步骤(d)与(e)直到所选择的歌曲结束为止；以及(g)生成根据在所述步骤(e)中计算的周期记分计算出的一个演唱成绩PR。
从下面结合附图所取的较佳实施例的描述中，本发明的上述与其它目的与特征将是显而易见的，其中：
图1示出用于评价一位卡拉OK演唱者的演唱的创造性卡拉OK装置的方框图；
图2提供包含在图1中所示的创造性卡拉OK装置中的一个演唱评价器的详细方框图；以及
图3表示在该卡拉OK装置中所采用的生成演唱评分的创造性方法的流程图。
参见图1，其中示出了按照本发明的用于评价一位卡拉OK演唱者的演唱的卡拉OK装置的方框图。该卡拉OK装置包括一个麦克风10、一台声象设备60、一个音频处理器70、一个视频处理器80及一个演唱评价器100。包含在该卡拉OK装置中的声象设备60具有多首歌曲，包含记录在其中的它们的歌词与伴奏音乐，允许卡拉OK演唱者通过使用一个适当的选择装置(未示出)选择它们中的任何一首。一旦卡拉OK演唱者作出了他或她的选择，声象设备60便将所选择的歌曲的伴奏音乐信号提供给音频处理器70供通过一组扬声器(未示出)输出。此外，声象设备60将视频信号提供给视频处理器80，允许视频处理器80通过一台显示器(未示出)显示所选择的歌曲的歌词。声象设备60还可备有将背景景色信号提供给视频处理器80的能力，借此使得背景景色与所选择的歌曲的歌词同时显示。
此外，声象设备60在所选择的歌曲开始时还通过线路L60向演唱评价器100提供一个开始信号，并在所选择的歌曲结束时通过线路L70提供一个结束信号。
麦克风10将卡拉OK演唱者提供的演唱声转换成电声信号。然后将电声信号输出到音频处理器70。这样，音频处理器70将卡拉OK演唱者的演唱声与声象设备60再生的伴奏音乐同时输出到扬声器。扬声器与显示器使得卡拉OK演唱者在观看背景景色及读取歌曲的歌词时能听见伴有伴奏音乐的他或她自己的歌声。
来自麦克风10的电声信号还提供给一个低通滤波器(LPF)20，在其中消除其高频分量。随后，在消除了高频分量之后，将经过滤波的电声信号传输给一个电平调节器30。
同时，也将来自声象设备60的伴奏音乐信号提供给该电平调节器30。从而电平调节器30从LPF20接收经过滤波的电声信号及从声象设备60接收伴奏音乐信号并保证两者的电压全幅值是相同的。换言之，为了方便在演唱评价器100上进行两个信号之间的比较，电平调节器30保证经过滤波的电声信号与伴奏音乐信号的最大与最小可能电压是相同的。
然后分别将经过调节的电声信号及经过调节的伴奏音乐信号提供给一个第一模数(A/D)转换器40及一个第二A/D转换器50。经过调节的电声信号被第一A/D转换器40转换成数字化的声音信号而经过调节的伴奏音乐信号则被A/D转换器50转换成数字化的伴奏信号。应当指出，为了使在演唱评价器100上进行的数字化声音信号与数字化伴奏信号的比较更有意义，经过调节的电声信号与经过调节的伴奏音乐信号是同时以相同的速率抽样的，以便使第一与第二A/D转换器40、60能够在一个时间序列中同步地生成数字化声音信号与数字化伴奏信号。
然后分别通过线路L40及线路L50将数字化的声音信号及数字化的伴奏信号提供给演唱评价器100。随即，演唱评价器100启动一个演唱评价进程，比较成对的数字化声音信号与数字化伴奏信号以生成演唱成绩PR，并通过线路L80将其输出到视频处理器80供其显示。
图2为展示包含在按照本发明的一个较佳实施例的卡拉OK装置中的演唱评价器100的详细方框图。该演唱评价器100包含一个控制块110、一个计数器120、一个差值计算器130、一个比较器140、一个周期评分确定块150，一个平均评分计算块160及一个演唱评分确定块170。
应当指出，为了简单起见，在本说明书中将演唱评价器100每次分别通过线路L40与L50接收的数字化声音信号与其对应的数字化伴奏信号时执行的一个完整的进程周期称作一个评分周期。
响应通过线路L60从声象设备60接收的开始信号，控制块110生成一个启动信号。由于大多数歌曲具有一个前奏时间，在该时间中歌手并不歌唱，最好将控制块110设计成从接收开始信号到生成启动信号之前等待一个适当的时间间隔。
然后将控制块110所生成的启动信号提供给计数器120及差值计算器130，借此启动它们的操作。响应来自控制块110的启动信号，计数器120首先将一个周期计数n设置为零，并在每接收到一对数字化声音信号与数字化伴奏信号时将周期计数n增加1。实际上，周期计数n记录已经过去了多少评分周期。计数器120将周期计数n输出给平均评分计算块160。
同时，响应来自控制块110的启动信号，差值计算器130计算通过线路L40接收的各数字化声音信号与通过线路L50接收的对应的数字化伴奏信号之间的差值D(n)。该差值D(n)可定义如下：
D(n)＝1VV(n)-VA(n)1        式1其中VV(n)为第n个数字化声音信号的电压电平，而VA(n)则为第n个数字化伴奏信号的电压电平，n为一正整数。
将在差值计算器130上生成的差值D(n)提供给比较器140与周期评分确定块150两者。比较器140根据差值D(n)是大于或小于一个预定的阈值X生成一个比较信号，并提供给周期评分确定块150，诸如当D(n)大于X时一个逻辑高电平比较信号，否则一个逻辑低电平信号。
周期评分确定块150根据差值D(n)及比较信号为评分周期n计算一个周期评分S(n)。具体地，如果比较器140作用在周期评分确定块150上的是逻辑高电平比较信号，便给予周期评分S(n)一个罚分值Y如下：
            S(n)＝Y              式2其中Y为一个负数。
反之，如果作用在其上的比较信号为一个表示D(n)等于或小于X的逻辑低电平，则差值趋势TD(n)可得出如下：
若n＝1，TD(n)＝0，
否则
TD(n)＝|D(n-1)-D(n)|
                                    式3其中D(n-1)为第(n-1)个数字化声音信号与第(n-1)个数字化伴奏信号之间的差值，而D(n)则为第n个数字化声音信号与第n个数字化伴奏信号之间的差值。如果当前的评分周期为第一周期，即计数n的值为1，则给予趋势TD值零。
接着，可给予周期评分S(n)一个诸如用下式确定的与趋势TD(n)成反比的值： S ( n ) = A B + TD ( n ) , 或S(n)=ae-bTD(n)    式4其中A、B、a与b为常量。从而，响应TD(n)的最低可能值(即0)会得出S(n)的一个预定的最高可能值。响应较高的TD(n)值，将赋值给S(n)成比例的较低的值。然后周期评分确定块150将周期评分S(n)提供给平均评分计算块160。
作为响应，每次接收到周期评分S(n)时，平均评分计算块160计算并存储一个平均评分AS(n)。该平均评分AS(n)可定义如下： AS ( n ) = S ( n ) + ( n - 1 ) AS ( n - 1 ) n
           式5其中AS(n)为到目前为止所得到的所有周期评分S(n)的平均评分，而AS(n-1)为到S(n-1)为止的所有周期评分的平均值。随即，平均评分计算块160将平均评分AS(n)提供给演唱评分确定块170。
该演唱评分确定块170向应平均评分计算块160提供的平均评分AS(n)，计算并更新一个演唱评分PS(n)。演唱评分PS(n)可计算如下：
PS(n)=BS+AS(n)    式6其中BS为一个基本评分。
如果通过线路L70从声象设备60接收到结束信号，演唱评分确定块170便通过线路L80将演唱评分PS(n)作为演唱成绩PR输出给视频信号处理器80，从而使它能显示在显示器上。
参见图3，其中展示了在按照本发明的图1中所示的演唱评价器100中所执行的一种评分计算方法。
在演唱评价进程的起点上，在步聚S10中，演唱评价器100首先等待到一首新歌的开始。如果演唱评价器检测到新歌已经开始，即如果接收到来自声象设备60的开始信号，则演唱评价器100前进到步骤S20并等待一段预定长度的时间，即直到假定卡拉OK演唱者开始演唱为止。在下一步骤S30中，将周期计数n设置为零。随后在步骤S40中，如果向其提供了一个数字化声音与/或伴奏信号，便将周期计数增加1。该周期计数n是用于记录已经过去了多少评分周期的。从而，在第一评分周期期间，周期计数n应为值1；在第二评分周期间它应为值2；而在第i个评分周期期间，它应为值i。
在演唱评价器100更新了周期计数n之后，它便进行到步聚S50并测定第n个数字化声音信号与第n个数字化伴奏信号之间的如式1中定义的差值D(n)。
接着，在步聚S60中，将差值D(n)与一个预定的阈值X比较。如果D(n)大于X，则演唱评价器100进行到步聚S70。在步骤S70中，将式2中定义的罚分值Y赋予周期评分S(n)。
反之，如果D(n)等于或小于X，演唱评价器100便进行到步聚S80。在步聚S80中，通过取如式3中所定义的D(n)与D(n-1)之间的差的绝对值而得到差值的趋势TD。
下面，在步聚S90中，将与趋势TD(n)成反比的一个值给予周期评分S(n)。从而按照式4，在TD(n)的最低可能值(即0)的情况中，将导致S(n)的一个预定的最高可能值，诸如A/B。响应TD(n)的较高值，则将给于S(n)成比例的较低值。
接着在步骤S100中，按照式5计算平均评分As(n)。能够通过为A、B(或a、b)、BS、X与Y选择适当的值而控制可能的评分AS的范围。
在步骤S70或步骤S90之一中计算出周期评分S(n)，并用于在步骤S100中调节了平均评分AS(n)之后，演唱评价器100便进行到步骤S110，在其中得出第n评分周期的演唱评分PS(n)。该演唱评分PS(n)只是通过简单地将一个当前平均评分AS(n)加在基本评分BS上而得出的。由于平均评分AS(n)可能为一负值，所以加上基本评分BS来保证演唱评分PS(n)将永远是正的或在一个一定的最小评分以上。此后，过程进入步骤S120去检验歌曲是否结束。如果歌曲尚未结束，演唱评价器便返回到步骤S40去开始下一个评分周期。
然而，如果在步骤S120中的演唱评价器100检测到歌曲已结束，则它代之以进行到步骤S130，在其中将演唱评分PS(n)作为演唱成绩PR输出到视频处理器80。
上述评分计算方法不仅考虑了卡拉OK演唱者的演唱声偏离了伴奏音乐多少，还考虑了这种偏离或演唱的一致性如何。
虽然上面已相对于特定实施例示出与描述了本发明，对于熟悉本技术的人员而言，显然可以作出许多改变、变动及修正而不脱离所附的权利要求书中所定义的发明的精神与范围。

Claims (4)

1、一种用于在卡拉OK装置中用来评价一位卡拉OK演唱者的演唱的方法，其中该卡拉OK装置包含用于提供一首选中的歌曲的伴奏音乐信号的装置，以及用于将一位卡拉OK演唱者的所选择的歌曲的演唱声转换成声音信号的装置，该方法包括下述步骤：
(a)检测所选择的歌曲的开始；
(b)在检测到所选择的歌曲的开始之后等待一个预定的时间间隔，然后在一个预定的抽样率上同时抽样声音信号与伴奏音乐信号，借此生成同步的数字化声音信号的时间序列与数字化伴奏信号的对应时间序列，使得各数字化声音信号与其对应的数字化伴奏信号构成一对；
(c)响应在该预定的时间间隔之后生成的第一对数字化声音与数字化伴奏信号，将初始周期计数no设置为1；
(d)测定构成对应于n＝no的数字化声音与数字化伴奏信号的对中的数字化声音信号VV(n)与数字化伴奏信号VA(n)之间的差值D(n)；
(e)根据差值D(n)计算一个周期评分S(n)，
(f)为下一对数字化声音与数字化伴奏信号将初始周期计数no增加1，并重复所述步骤(d)与(e)直到所选择的歌曲结束为止；以及
(g)生成一个根据在所述步骤(e)中计算的周期评分计算出的演唱成绩PR。
2、权利要求1的方法，其中在所述步骤(d)中测定的差值D(n)定义如下：
D(n)＝|VV(n)-VA(n)|。
3、权利要求2的方法，其中，如果该差值D(n)大于一个预定的阈值X，则周期评分S(n)定义如下：
S(n)＝Y
其中Y为具有一个负值的预定罚分，而如果差值D(n)等于或小于该预定的阈值X，则周期评分S(n)与一个趋势TD(n)成反比，在TD(n)为0的情况中S(n)具有一个预定的最高可能值，TD(n)定义如下：
n＝1时，TD(n)＝0，否则
TD(n)＝|D(n-1)-D(n)|。
4、权利要求3的方法，其中用于生成演唱成绩PR的所述步骤(g)包括下述步骤：
(g1)计算一个如下定义的平均评分AS(n)： AS ( n ) = S ( n ) + ( n - 1 ) AS ( n - 1 ) n
其中AS(n-1)为一个前面计算与存储的平均评分；以及
(g2)生成如下定义的演唱成绩PR：
PR＝BS+AS(n)
其中BS为一个预定的基本评分。
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