CN103035253B - 一种自动识别音乐旋律调号的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种自动识别音乐旋律调号的方法，包括（A）赋予加权值，各加权值的总和为100；（B）将每个内拍位分别赋予加权值；（C）旋律音高映射；（D）旋律时长对位分解；（E）映射音高的加权值统计；（F）映射音高加权值分析，将步骤（E）中数值最高的7位映射音符作为整个乐曲的准音列，计算出该旋律的调号。本发明可以得出一段单旋律音乐音频的调号，并以此调号为依据，进行乐谱输出，或进行和声走向分析，段落分析，等等操作；通过节拍赋予合适的加权值的方式，让感性的音乐变得有据可循，让计算机有了对其统计分析的一种依据；通过两种方式计算出该段旋律的调号，求同排异，更好的避免了由于音乐自由随意的特点造成的判断误差。
Description
技术领域
本发明涉及一种计算机程序处理识别已知节拍音乐的调号的方法，具体是指一种自动识别音乐旋律调号的方法。
背景技术
音符：在简谱中，记录音的高低和长短的符号，叫做音符。而用来表示这些音的高低的符号，是用七个阿拉伯数字作为标记，它们的写法是：1 2 3 4 5 6 7 读法为:do re mi fa so la si（多 来 米 发 梭 拉 西）。音符是和音高紧密相连的,没有一个不带音高的音符。
音高：音符的数字符号如1 2 3 4 5 6 7就表示不同的音高，在钢琴键盘上可以很直观地理解音符和音高，广义上说音乐里总共就有7个音符。
调：浅显的说就是在首调中1（do）音的绝对位置，（比如1=A 即调号为A，表示把A这个音唱作do），音乐里一共有12个调号即:
| C | #C | D | #D | E | F | #F | G | #G | A | #A | B |
音符的长短：音乐中的音符除了有高低之分外，当然还要表示长短之分，这里引用一个基础的音乐术语----拍子。
音乐节拍是指强拍和弱拍的组合规律，具体是指在乐谱中每一小节的音符总长度，常见的2/4，3/4，4/4，6/8拍，每小节的长度是固定的，一首乐曲的节拍是作曲时就固定的，不会改变。 一首乐曲可以是由若干种节拍相结合组成的，其规律如下：2/4拍：2/4拍是4分音符为一拍，每小节2拍，可以有2个4分音符，强、弱；3/4拍：3/4拍是4分音符为一拍，每小节3拍，可以有3个4分音符，强、弱、弱； 4/4拍：4/4拍是4分音符为一拍，每小节4拍，可以有4个4分音符，强、弱、次强、弱；6/8拍：6/8拍是8分音符为一拍，每小节6拍，可以有6个8分音符，强、弱、弱；次强、弱、弱。
拍号是一个分数，写在乐曲开始的地方（第一行谱表的左端，跟在谱号之后，如果有调号，则顺序为谱号→调号→拍号）。分母表示拍子的基本时值，也就是说以几分音符做为一拍，分子表示每小节中有几拍。例如：2/4 表示以四分音符为一拍，每小节有两拍；3/4表示以四分音符为一拍，每小节有三拍；3/8表示以八分音符为一拍，每小节有三拍。拍号的分母部分只有 2、4、8 三种，也就是说，用二分音符、四分音符和八分音符作为拍子的 基本时值。拍号之所以写成分数，是因为在五线谱中将全音符作为整数、即时值分割的基础单位看待。全音符的标记是C，设C等于1，二分音符的时值自然是1/2，当一小节中有两拍（两个二分音符）时，其时值为1/2+1/2，得出分数 形式的拍号 2/2；当一小节中有三拍（三个二分音符）时，时值为1/2+1/2+1/2，分数形式的拍号为 3/2；同样道理，四分音符的时值是1/4，每小节有两拍（两个四分音符）时拍号写为 2/4，有三拍（三个四分音符号）即写做 3/4，依此类推。
音乐总是由强拍和弱拍交替进行的，这种交替不能杂乱无章、任意安排，而是按照一定的规律构成最小的节拍组织一小节，然后以此为基础循环往复。比如，当两个强拍之间只有一个弱拍时称作“二拍子”，2/4 节拍就是这种类型；当两个强拍之间有二个弱拍时称作“三拍子”，象3/4和3/8；两个强拍之间有三个弱拍称“四拍子”，常见的是4/4。两个小节之间用“小节线”隔开。小节线是一条与谱表垂直的细线，上顶五线，下接一线，正好将谱表切断，无论上、下加线离开谱表多么远，小 节线都不能超出谱表之外。作品的最后一个小节画两条小节线，并且右面的一条较粗一些，表示一部作品或一个段落的结束，小节线后面的那一拍一定是强拍，并且，每个小节只有一个强拍，其余均为弱拍。
拍子是表示音符长短的重要概念，是指强拍和弱拍的组合规律，表示音乐的长短需要有一个相对固定的时间概念，简谱里将音符分为全音符、二分音符、四分音符、十六分音符、三十二分音符等，在这几个音符里面最重要的是四分音符，它是一个基本参照度量长度，即四分音符为一拍，这里一拍的概念是一个相对时间度量单位，一拍的长度没有限制，可以是1秒，也可以是2秒或半秒，假如一拍是一秒的长度，那么二拍就是两秒；一拍定为半秒的话，两拍就是一秒的长度，一旦这个基础的一拍定下来，那么比一拍长或短的符号就相对容易了，一首乐曲的节拍是作曲时就固定的，一般中途不会改变。
半音与全音，音符与音符之间是有“距离”的，这个距离是一个相对可计算的数值，在音乐中，相邻的两个音之间最小的距离叫半音，两个半音距离构成一个全音，表现在钢琴上就是钢琴键盘上紧密相连的两个键盘就构成半音，而隔一个键盘的两个键盘就是全音。
音符数组:为了表示音符的音高以及长度，用一个数组来表示：X(音高) Y（长度/tik）。
TIK:为了比基础音符更加精确的表示音符的时值，在计算机音乐中用tik表示音符长度的最小单位，把一个四分音符平均分成48份，每一份即为1tik，那么每一个十六分音符即为12tik，音符划分如下:
| 名称 | 音符 | 时值 | TIK |
| 全音符 | 5 - - - | 4拍 | 192 |
| 四分音符 | 5 | 1拍 | 48 |
| 八分音符 | 5 | 1/2拍 | 24 |
| 十六分音符 | 5 | 1/4拍 | 12 |
切分音:切分音是旋律在进行当中，由于音乐的需要，音符的强拍和弱拍发生了变化，而出现的节奏变化。比如：一个音在弱拍时开始，而且延续到后面的强音的地方，打破了正常的强弱规律，使原来的强弱关系颠倒了，这种音形叫“切分音”， 由于比前后音符时值长，切分节奏的重音必定在切分音上。
自然音阶：音阶就是以全音、半音以及其他音程顺次排列的一串音，基本音阶为C调大音阶，在钢琴上弹奏时全用白键，依次为C D E F G A B。
十二平均律：十二平均律将八度的音程按频率等比例地分成十二等份，每一等份称为一个半音即小二度。
音名：音名就是音高的名称，即C、D、E、F、G、A、B，音名和音高的关系是绝对的；每高或低八度的音高的音名是一样。
骨干音：骨干音值在该调式中最重要的一些音，他们决定了整个歌曲的框架以及发展规律，大调的稳定音为：135，小调的稳定音为：613。
变化音：把调式音阶内的音升高或者降低叫“变化音”即不属于该调式音阶的音都视作变化音，即简谱里的#1、#2、#4、#5、#6。
拍位：节拍内每一拍的位置，我们用字母加上数字来表示。字母表示拍子的种类，数字表示第几拍，比如R1表示42拍里的第一拍，P3表示4/4拍里的第3拍
内拍位：表示把一拍再平均分成4分，每一份的位置，我们用字母J1-J4来表示，比如J3表示当前拍的第3个位置。
音符位置：使用拍位+内拍位来表示具体的位置，比如Q2J3，Q2表示42拍里第2拍 J3表示第3个16分音符，综合意思为第2拍里的第3个16分音符。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动识别音乐旋律调号的方法，用于对单旋律音频，乐谱的输出，或者对此音乐音频进行更深一步的音乐分析。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种自动识别音乐旋律调号的方法，包括以下步骤：
（A）任意一段旋律中，将该旋律的任意一个小节按照其固定的节拍分成单个的拍，然后按照强弱关系分别赋予加权值，各加权值的总和为100；
（B）将每个单独的拍分成4份内拍位，每个内拍位分别赋予加权值，每个单独的拍中4个内拍位的加权值之和等于该单独的拍的加权值；
（C）旋律音高映射，把旋律中出现的所有的音符的绝对音高值都映射到同一个八度里；
（D）旋律时长对位分解，每一大于16分音符的音，拆分成最小单位为16分音符的音的集合，根据各音所占的拍位以及内拍位比例计算出每一个16分音符的加权值；
（E）映射音高的加权值统计，分别进行全曲各类音符分别加权值统计；
（F）映射音高加权值分析，将步骤（E）中数值最高的7位映射音符作为整个乐曲的准音列，计算出该旋律的调号。
本发明的方法中，步骤（A）（B）的目的是确定拍位加权值以及内排位加权值，步骤（C）（D）（E）（F）为调号的计算过程；音乐是通过音高，音长和节奏强弱来实现表达情感的一种方式，为了用于计算机的数字分析并处理，按照音乐各节拍的固有特性给每一个拍位与内排位赋予一个加权值，以便用于统计，分析；加权值的设置将感性的音乐转化成为了一种数字化计算判断模式，整个过程主要依据是模拟音乐人对于听到一段旋律后如何确定调号的思维模式而定的，具体的步骤中，步骤（C）（D）（E）（F）之间存在先后顺序的关系。（C）映射音高是针对音高缩小处理范围，（D）是针对音长，将长音分解为可计算的单位便于统计；（E）是统计全曲各类音符分别的加权值总和；（F）根据步骤E的结果进一步音符缩小范围，取前7位作为分析的对象，并经行分析得出结果。
所述步骤（A）中，所述旋律的节拍为2/4拍、3/4拍、4/4拍、或6/8拍中的任意一种，其中2/4拍的拍位加权值之比为R1：R2，且R1>R2；3/4拍的拍位加权值之比为T1：T2：T3，且T1>T2>T3，T2+T3>T1；4/4拍的拍位加权值之比为P1：P2：P3：P4，且P1>P2>P4，P1+P2>P3+P4，P2+P3>P1，P1>P3；6/8拍的拍位加权值分配为两个部分，其比值与2/4拍的规律相同，其中每个部分的拍位加权值4/4律与3/4拍的规律相同。具体地讲，加权值的分配规律是按照音乐节拍的强弱规律赋予的，其中，2/4拍的强弱规律，每各为八分音符，按照节奏强弱规律R1>R2；3/4拍的强弱规律是强-弱-弱，按照节奏强弱规律T1>T2>T3，按照切分节奏强弱规律T2+T3>T1；4/4拍的强弱规律关系是强-弱-次强-弱，按照节奏强弱规律P1>P2 >P4，P1+P2>P3+P4，按照切分节奏强弱规律P2+P3>P1，按4/4拍强弱规律P1>P3，P2>P4，本步骤的作用是确定拍位加权值以及内排位加权值，以便将音高，音长和节奏强弱转化成一种可以计算的数值，本步骤的原理：根据音乐节拍本身的强弱规律，以及切分节奏的强弱规律原理，继而得出以下比值范围：由于这是一组联动的数据，所以比值上限下限都是针对第一拍取值范围的定义。
| P1 | P2 | P3 | P4 | |
| 上限 | 0.45 | 0.15 | 0.35 | 0.05 |
| 中 | 0.4 | 0.2 | 0.3 | 0.1 |
| 下限 | 0.35 | 0.2 | 0.3 | 0.15 |
| T1 | T2 | T3 | |
| 上限 | 0.48 | 0.32 | 0.2 |
| 中 | 0.45 | 0.3 | 0.25 |
| 下限 | 0.37 | 0.33 | 0.3 |
由于如果将4/2拍时值扩大一倍，其强弱比例关系与4/4拍一致。
所以R1=P1+P2 R2=P3+P4
| R1 | R2 | |
| 上限 | 0.6 | 0.4 |
| 中 | 0.6 | 0.4 |
| 下限 | 0.55 | 0.45 |
所述步骤（B）中，所述单个的拍中，其内拍位的加权值之比为J1：J2：J3：J4，且J1>J2>J4，J1+J2>J3+J4，J2+J3>J1，J1>J3。
本步骤的作用：是为了更小的细分节拍单位。
本步骤的原理：因为拍内拍位与其4/4拍拍位强弱规律一致，所以取值范围如下：
| J1 | J2 | J3 | J4 | |
| 上限 | 0.45 | 0.15 | 0.35 | 0.05 |
| 中 | 0.4 | 0.2 | 0.3 | 0.1 |
| 下限 | 0.35 | 0.2 | 0.3 | 0.15 |
所述步骤（F）中计算出该旋律的调号包括以下步骤：
（F1）分别计算出全部12个调的1、3、5、6(do,mi,sol,la)骨干音在该准音列里加权值的总和X（1-12），同时计算出五声调式中全部12个调的第1、2、3、5、6(do,re,mi,sol,la)骨干音在该准音列里加权值的总和Y（1-12）；此处的（1-12）分别表示C #C D #D 。。。。。。。B的12个调的序号。
表内纵向表示各调，横向表示它们对应的本调的 1、3、5、6(do,mi,sol,la)以及1、2、3、5、6(do,re,mi,sol,la)的音高位置：
| 各调骨干音序列 | 1（do） | 3（mi） | 5(sol) | 6(la) |
| C | 0 | 4 | 7 | 9 |
| #C | 1 | 5 | 8 | 10 |
| D | 2 | 6 | 9 | 11 |
| #D | 3 | 7 | 10 | 0 |
| E | 4 | 8 | 11 | 1 |
| F | 5 | 9 | 0 | 2 |
| #F | 6 | 10 | 1 | 3 |
| G | 7 | 11 | 2 | 4 |
| #G | 8 | 0 | 3 | 5 |
| A | 9 | 1 | 4 | 6 |
| #A | 10 | 2 | 5 | 7 |
| B | 11 | 3 | 6 | 8 |
C的骨干音加权值和=0+4+7+9，
#C的骨干音加权值和=1+5+8+10，
以此类推可以得到全部12个调号的加权值总和；
| 各调五声音阶 | 1（do） | 2（re） | 3（mi） | 5(sol) | 6(la) |
| C | 0 | 2 | 4 | 7 | 9 |
| #C | 1 | 3 | 5 | 8 | 10 |
| D | 2 | 4 | 6 | 9 | 11 |
| #D | 3 | 5 | 7 | 10 | 0 |
| E | 4 | 6 | 8 | 11 | 1 |
| F | 5 | 7 | 9 | 0 | 2 |
| #F | 6 | 8 | 10 | 1 | 3 |
| G | 7 | 9 | 11 | 2 | 4 |
| #G | 8 | 10 | 0 | 3 | 5 |
| A | 9 | 11 | 1 | 4 | 6 |
| #A | 10 | 0 | 2 | 5 | 7 |
| B | 11 | 1 | 3 | 6 | 8 |
C的五声音阶加权值和=0+2+4+7+9，
#C的五声音阶加权值和=1+3+5+8+10，
以此类推可以得到12个调号的五声音阶加权值和；
（F2）分别计算出全部12个调的变化音在该准音列里所占加权值总和C
| 各调变音序列 | #1（do） | #2（re） | #4（mi） | #5(sol) | #6(la) |
| C | 1 | 3 | 6 | 8 | 10 |
| #C | 2 | 4 | 7 | 9 | 11 |
| D | 3 | 5 | 8 | 10 | 0 |
| #D | 4 | 6 | 9 | 11 | 1 |
| E | 5 | 7 | 10 | 0 | 2 |
| F | 6 | 8 | 11 | 1 | 3 |
| #F | 7 | 9 | 0 | 2 | 4 |
| G | 8 | 10 | 1 | 3 | 5 |
| #G | 9 | 11 | 2 | 4 | 6 |
| A | 10 | 0 | 3 | 5 | 7 |
| #A | 11 | 1 | 4 | 6 | 8 |
| B | 0 | 2 | 5 | 7 | 9 |
C的变化音加权值和=1+3+6+8+10；
#C的变化音加权值和=2+4+7+9+11；
以此类推可以得到12个调号的变化音加权值和；
（F3）用12个骨干音的加权值的总和X（1-12）减去同组变化音加权值C分别得到12个调的有效加权值m（1-12），取其中最大的一组为M调；同时，用五声调基本加权值Y（1-12）减去同组变化音加权值C分别得到12个调的有效加权值n（1-12），取其中最大的一组为N调；
（F4）将M和N比较，如果M等于N，则确定该旋律的调号为***；如果M不等于N，则进入如下计算步骤：
（F5）计算出以M调为基础的第一小节1、3、5、6(do mi sol la)音所占的加权值之和M1；计算出以N调为基础的第一小节1、3、5、6(do mi sol la)音所占的加权值之和N1；
（F6）将M1和N1相比较，如果M1不等于N1，则数值较大的调号为旋律的调号；如果M1等于N1，则进行如下计算：
（F7）计算出以M调为基础的前半小节1、3、5、6(do mi sol la)音所占的加权值之和M2；计算出以N调为基础的前半小节1、3、5、6(do mi sol la)音所占的加权值之和N2；
（F8））将M2和N2相比较，如果M2不等于N2，则数值较大的调号为旋律的调号；如果M2等于N2，则M调为该旋律的调号。
步骤（F1）（F2）（F3）目的在于用两种方式分别得出其结果；步骤（F4）为第一次确认结论，M=N那么得出结果，如果结论不一致，那么进入新一轮算法取舍；步骤（F5）（F6）到这步的时候结论有两个，此两步骤是通过每首歌曲第一小节必须为主和弦的理论依据，分析第一小节数据得出一个最优结论；步骤（F7）（F8）如果上述步骤都还没有一个唯一答案的话，进入这步就是为了继续添加判断条件，以假设每小节配两组和声为前提，第一个和声必须为主和弦，分析前半小节数据，继而得出最后结论。本发明通过将骨干音与五声调两种方式来分别得出该段旋律的调号，并对比取值，针对更加普遍的旋律规律得到一个更加准确结果。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1本发明一种自动识别音乐旋律调号的方法，可以得出一段单旋律音乐音频的调号，并以此调号为依据，进行乐谱输出，或进行和声走向分析，段落分析，等等操作；
2本发明一种自动识别音乐旋律调号的方法，通过步骤A B给予不同的节拍赋予合适的加权值的方式，让感性的音乐变得有据可循，让计算机有了对其统计分析的一种依据；
3本发明一种自动识别音乐旋律调号的方法，步骤F,通过两种方式计算出该段旋律的调号，求同排异，更好的避免了由于音乐自由随意的特点造成的判断误差。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
本发明一种自动识别音乐旋律调号的方法，本实施例中拍号为4/4，速度：89，Key =绝对音高（128代表休止符），duration = tik时值，数据如下：
Key = 76 ，duration = 36
Key = 128 ，duration = 12
Key = 76 ，duration = 24
Key = 73 ，duration = 24
Key = 71 ，duration = 48
Key = 73 ，duration = 24
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Key = 80 ，duration = 48
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Key = 80 ，duration = 36
Key = 128 ，duration = 12
Key = 80 ，duration = 24
Key = 78 ，duration = 24
Key = 80 ，duration = 48
Key = 76 ，duration = 48
Key = 81 ，duration = 48
Key = 83 ，duration = 24
Key = 81 ，duration = 24
Key = 80 ，duration = 24
Key = 78 ，duration = 24
Key = 76 ，duration = 48
Key = 78 ，duration = 120
Key = 83 ，duration = 24
Key = 85 ，duration = 24
Key = 83 ，duration = 24
Key = 78 ，duration = 144
Key = 128 ，duration = 48
Key = 80 ，duration = 48
Key = 80 ，duration = 24
Key = 78 ，duration = 24
Key = 80 ，duration = 48
Key = 76 ，duration = 48
Key = 81 ，duration = 48
Key = 83 ，duration = 24
Key = 81 ，duration = 24
Key = 80 ，duration = 48
Key = 78 ，duration = 24
Key = 76 ，duration = 24
Key = 78 ，duration = 120
Key = 83 ，duration = 24
Key = 85 ，duration = 24
Key = 83 ，duration = 24
Key = 78 ，duration = 192
Key = 76 ，duration = 48
Key = 76 ，duration = 24
Key = 73 ，duration = 24
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Key = 73 ，duration = 24
Key = 76 ，duration = 24
Key = 76 ，duration = 144
Key = 128 ，duration = 48
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Key = 76 ，duration = 24
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Key = 78 ，duration = 24
Key = 78 ，duration = 156
Key = 128 ，duration = 36
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Key = 76 ，duration = 24
Key = 73 ，duration = 24
Key = 78 ，duration = 72
Key = 76 ，duration = 24
Key = 73 ，duration = 96
Key = 81 ，duration = 48
Key = 81 ，duration = 48
Key = 73 ，duration = 24
Key = 76 ，duration = 48
Key = 78 ，duration = 192
Key = 128 ，duration = 24
Key = 78 ，duration = 48
Key = 71 ，duration = 48
Key = 75 ，duration = 48
Key = 73 ，duration = 24
Key = 75 ，duration = 24
Key = 76 ，duration = 192
步骤（A）将该旋律的任意一个小节按照其固定的节拍分成单个的拍，然后按照强弱关系分别赋予加权值，各加权值的总和为100；其中P1=0.45，, P2=0.15，P3=0.35，P4=0.05；
步骤（B）将每个单独的拍分成4份内拍位，每个内拍位分别赋予加权值，每个单独的拍中4个内拍位的加权值之和等于该单独的拍的加权值，其中J1=0.45，J2=0.15，J3=0.35，J4=0.05；
步骤（C）旋律音高映射，把旋律中出现的所有的音符的绝对音高值都映射到同一个八度里，用绝对音高除以12的余数，时值不变，得到如下数据：
Key = 4 ，duration = 36
Key = 128 ，duration = 12
Key = 4 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 24
Key = 11 ，duration = 48
Key = 1 ，duration = 24
Key = 4 ，duration = 24
Key = 4 ，duration = 14/4
Key = 128 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 24
Key = 11 ，duration = 48
Key = 1 ，duration = 24
Key = 6 ，duration = 24
Key = 6 ，duration = 14/4
Key = 128 ，duration = 48
Key = 8 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 24
Key = 8 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 24
Key = 6 ，duration = 72
Key = 4 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 96
Key = 9 ，duration = 48
Key = 9 ，duration = 48
Key = 1 ，duration = 24
Key = 4 ，duration = 48
Key = 6 ，duration = 168
Key = 128 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 24
Key = 11 ，duration = 48
Key = 1 ，duration = 24
Key = 4 ，duration = 24
Key = 4 ，duration = 14/4
Key = 128 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 24
Key = 11 ，duration = 48
Key = 1 ，duration = 24
Key = 6 ，duration = 24
Key = 6 ，duration = 14/4
Key = 128 ，duration = 48
Key = 8 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 24
Key = 8 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 24
Key = 6 ，duration = 72
Key = 4 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 96
Key = 9 ，duration = 48
Key = 9 ，duration = 48
Key = 1 ，duration = 24
Key = 4 ，duration = 48
Key = 6 ，duration = 168
Key = 128 ，duration = 48
Key = 6 ，duration = 48
Key = 11 ，duration = 48
Key = 3 ，duration = 48
Key = 1 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 192
Key = 8 ，duration = 36
Key = 128 ，duration = 12
Key = 8 ，duration = 24
Key = 6 ，duration = 24
Key = 8 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 48
Key = 9 ，duration = 48
Key = 11 ，duration = 24
Key = 9 ，duration = 24
Key = 8 ，duration = 24
Key = 6 ，duration = 24
Key = 4 ，duration = 48
Key = 6 ，duration = 120
Key = 11 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 24
Key = 11 ，duration = 24
Key = 6 ，duration = 14/4
Key = 128 ，duration = 48
Key = 8 ，duration = 48
Key = 8 ，duration = 24
Key = 6 ，duration = 24
Key = 8 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 48
Key = 9 ，duration = 48
Key = 11 ，duration = 24
Key = 9 ，duration = 24
Key = 8 ，duration = 48
Key = 6 ，duration = 24
Key = 4 ，duration = 24
Key = 6 ，duration = 120
Key = 11 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 24
Key = 11 ，duration = 24
Key = 6 ，duration = 192
Key = 4 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 24
Key = 11 ，duration = 48
Key = 1 ，duration = 24
Key = 4 ，duration = 24
Key = 4 ，duration = 14/4
Key = 128 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 24
Key = 11 ，duration = 48
Key = 1 ，duration = 24
Key = 6 ，duration = 24
Key = 6 ，duration = 156
Key = 128 ，duration = 36
Key = 8 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 24
Key = 8 ，duration = 48
Key = 4 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 24
Key = 6 ，duration = 72
Key = 4 ，duration = 24
Key = 1 ，duration = 96
Key = 9 ，duration = 48
Key = 9 ，duration = 48
Key = 1 ，duration = 24
Key = 4 ，duration = 48
Key = 6 ，duration = 192
Key = 128 ，duration = 24
Key = 6 ，duration = 48
Key = 11 ，duration = 48
Key = 3 ，duration = 48
Key = 1 ，duration = 24
Key = 3 ，duration = 24
Key = 4 ，duration = 192
其中部分重要小节数据：
| (0)C | (1)#C | (2)D | (3)#D | (4)E | (5)F | (6)#F | (7）G | (8)#G | (9)A | (10)#A | (11)B | |
| 第1小节: | 0 | 9 | 0 | 0 | 53.8 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 35 |
| 前半小节: | 0 | 6 | 0 | 0 | 51.8 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
步骤（D）旋律时长对位分解，每一大于16分音符的音，拆分成最小单位为16分音符的音的集合，根据各音所占的拍位以及内拍位比例计算出每一个16分音符的加权值，每一个音先找到它的占有的拍位以及内排位。然后根据公式：100*（拍位系数*内拍位系数）得出其加权值，例如：第一个音Key = 4，duration = 36 首先将其分解为：
Key=4,duration=P1J1+P1J2+P1J3=(100*0.45*0.45)+(100*0.45*0.15)+(100*0.45*0.35)=52.5；
步骤（E）全曲12类音总加权：
| (0)C | (1)#C | (2)D | (3)#D | (4)E | (5)F | (6)#F | (7）G | (8)#G | (9)A | (10)#A | (11)B |
| 0 | 275 | 0 | 72 | 93/4.8 | 0 | 1225.3 | 0 | 471.8 | 282 | 0 | 290 |
（F1）分别计算出全部12个调的1、3、5、6(do,mi,sol,la)骨干音在该准音列里加权值的总和X（1-12），同时计算出五声调式中全部12个调的第1、2、3、5、6(do,re,mi,sol,la)骨干音在该准音列里加权值的总和Y（1-12）；此处的（1-12）分别表示C #C D #D 。。。。。。。B的12个调的序号；
| 最大音: | (6)#F | (4)E | (8)#F | (11)B | (9)A | (1)#C | (3)#D |
| 加权值: | 1225.3 | 93/4.8 | 471.8 | 290 | 282 | 275 | 72 |
分别算出各调骨干音在本曲所占的加权值总和X和五声调在本曲所占的加权值总和Y，
C的骨干音加权值和=0+4+7+9，
#C的骨干音加权值和=1+5+8+10，
以此类推：
C的五声音阶加权值和=0+2+4+7+9，
#C的五声音阶加权值和=1+3+5+8+10，
以此类推，得到如下数据：
| (0)C | (1)#C | (2)D | (3)#D | (4)E | (5)F | (6)#F | (7）G | (8)#G | (9)A | (10)#A | (11)B | |
| 骨干音1356：X | 1216.8 | 746.8 | 1797.3 | 72 | 1971.6 | 282 | 1572.3 | 1224.8 | 543.8 | 2717.1 | 0 | 2059.1 |
| 五声调12356：Y | 1216.8 | 818.8 | 2732.1 | 72 | 3196.9 | 282 | 204/4.1 | 1506.8 | 543.8 | 3007.1 | 0 | 233/4.1 |
（F2）算出各调变化音所占有的加权值总和：
C的变化音加权值和=1+3+6+8+10
#C的变化音加权值和=2+4+7+9+11
以此类推，得到如下数据：
| (0)C | (1)#C | (2)D | (3)#D | (4)E | (5)F | (6)#F | (7）G | (8)#G | (9)A | (10)#A | (11)B | |
| 变化音C | 204/4.1 | 1506.8 | 543.8 | 3007.1 | 0 | 233/4.1 | 1216.8 | 818.8 | 2732.1 | 72 | 3196.9 | 282 |
（F3）分别算出两种算法的有效加权值（X-C）=M，(Y-C)=N，并取M 与N最大的一组为分别的结果：
| 调 | (0)C | (1)#C | (2)D | (3)#D | (4)E | (5)F | (6)#F | (7）G | (8)#G | (9)A | (10)#A | (11)B |
| X-C=M | -827.3 | -760 | 1253.5 | -2935.1 | 1971.6 | -2052.1 | 355.5 | 406 | -2188.3 | 2645.1 | -3196.9 | 1777.1 |
| MAX | ||||||||||||
| Y-C=N | -827.3 | -688 | 2188.3 | -2935.1 | 3196.9 | -2052.1 | 827.3 | 688 | -2188.3 | 2935.1 | -3196.9 | 2052.1 |
| MAX |
（F4）M最大的一组为（9）A调，N最大的一组为（4）E调，M≠N，进入下一步；
（F5）以M调为基础的第一小节第1、3、5、6音所占的加权值之和；当前M=9以9调为基础的第一小节第1、3、5、6音分别为：9、1、4 、6即M1=9+1+4+6(限第一小节内)：
| (0)C | (1)#C | (2)D | (3)#D | (4)E | (5)F | (6)#F | (7）G | (8)#G | (9)A | (10)#A | (11)B | |
| 第1小节: | 0 | 9 | 0 | 0 | 53.8 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 35 |
M1=0+9+53.8+0=62.8；
以N调为基础的第一小节第1、3、5、6音所占的加权值之和，当前N=4以4调为基础的第一小节第1、3、5、6音分别为：4、8、11 、1，即N1=4+8+11+1(限第一小节内)：N1=53.8+0+35+9=97.8；
（F6）将M1和N1相比较，M1不等于N1，则数值较大的调号为旋律的调号，即N1的调号，该实施为N=4调,换成简谱表示为1=E。
以上所述，仅是本发明的其中一个实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种自动识别音乐旋律调号的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（A）任意一段旋律中，将该旋律的任意一个小节按照其固定的节拍分成单个的拍，然后按照强弱关系分别赋予加权值，各加权值的总和为100；
（B）将每个单独的拍分成4份内拍位，每个内拍位分别赋予加权值，每个单独的拍中4个内拍位的加权值之和等于该单独的拍的加权值，内拍位表示把一拍再平均分成4分，每一份的位置；
（C）旋律音高映射，把旋律中出现的所有的音符的绝对音高值都映射到同一个八度里；
（D）旋律时长对位分解，每一大于16分音符的音，拆分成最小单位为16分音符的音的集合，根据各音所占的拍位以及内拍位比例计算出每一个16分音符的加权值：每一个音先找到它的占有的拍位以及内拍位，然后根据公式：100*（拍位系数*内拍位系数）得出其加权值；
（E）映射音高的加权值统计，分别进行全曲各类音符分别加权值统计；
（F）映射音高加权值分析，将步骤（E）中数值最高的7位映射音符作为整个乐曲的准音列，计算出该旋律的调号；
所述步骤（F）中计算出该旋律的调号包括以下步骤：
（F1）分别计算出全部12个调的1、3、5、6骨干音在该准音列里加权值的总和X（1-12），同时计算出五声调式中全部12个调的第1、2、3、5、6骨干音在该准音列里加权值的总和Y（1-12）；
（F2）分别计算出全部12个调的变化音在该准音列里所占的加权值总和C（1-12）；
（F3）用12个骨干音的加权值的总和X（1-12）减去同组变化音加权值C分别得到12个调的有效加权值m（1-12），取其中最大的一组为M调；同时，用五声调基本加权值Y（1-12）减去同组变化音加权值C分别得到12个调的有效加权值n（1-12），取其中最大的一组为N调；
（F4）将M和N比较，如果M等于N，则确定该旋律的调号为M；如果M不等于N，则进入如下计算步骤：
（F5）计算出以M调为基础的第一小节第1、3、5、6音所占的加权值之和M1；计算出以N调为基础的第一小节第1、3、5、6音所占的加权值之和N1；
（F6）将M1和N1相比较，如果M1不等于N1，则数值较大的调号为旋律的调号；如果M1等于N1，则进行如下计算：
（F7）计算出以M调为基础的前半小节第1、3、5、6音所占的加权值之和M2；计算出以N调为基础的前半小节第1、3、5、6音所占的加权值之和N2；
（F8）将M2和N2相比较，如果M2不等于N2，则数值较大的调号为旋律的调号；如果M2等于N2，则M调为该旋律的调号。
2.根据权利要求1所述的一种自动识别音乐旋律调号的方法，其特征在于：所述步骤（A）中，所述旋律的节拍为2/4拍、3/4拍、4/4拍、或6/8拍中的任意一种，其中2/4拍的拍位加权值之比为R1：R2，且R1>R2；3/4拍的拍位加权值之比为T1：T2：T3，且T1>T2>T3，T2+T3>T1；4/4拍的拍位加权值之比为P1：P2：P3：P4，且P1>P2>P4，P1+P2>P3+P4，P2+P3>P1，P1>P3；6/8拍的拍位加权值分配为两个部分，前三拍的拍位加权值之和与后三拍的拍位加权值之和的比值与2/4拍的规律相同，其中每个部分的拍位加权值分配规律与3/4拍的规律相同。
3.根据权利要求1所述的一种自动识别音乐旋律调号的方法，其特征在于：所述步骤（B）中，所述单个的拍中，其内拍位的加权值之比为J1：J2：J3：J4，且J1>J2>J4，J1+J2>J3+J4，J2+J3>J1，J1>J3。
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