CN106097829B - 一种声乐练习辅助器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种声乐练习辅助器，包括练习台、显示器、控制面板、主控机、音响及节拍器，主控机分别与显示器、控制面板、音响及节拍器电连接，主控机内设有一无线通讯装置，显示器位于练习台前表面上部，控制面板位于显示器下侧，节拍器位于控制面板侧边处，音响数量为两个，两个音响分别位于练习台两侧侧壁处，控制面板内设有开关组、调节旋钮组及连接端，还包括一呼吸频率传感器和拾音器，呼吸频率传感器和拾音器分别与主控机电连接。本发明结合呼吸频率传感器和拾音器，可以有效分析练习者在声乐练习时呼吸与发声音频的切合性，提高了练习者对呼吸、音高、音量及节奏的掌控，有利于练习者更加有效的完成声乐练习。

Description

一种声乐练习辅助器

技术领域

本发明涉及音乐器材领域，特别涉及一种声乐练习辅助器。

背景技术

声乐包括：美声唱法、民族唱法和通俗唱法，现在中国又出现了原生态唱法。声乐是由一个或多个歌手表演的音乐形式，使用乐器伴奏与否皆可，而人声是作品的重点。对于声乐而言,它也许是最古老的一种音乐形式，因为不需要任何乐器，仅仅人声便可。在各种音乐文化中都存在着某种形式的声乐。语言和音乐目的虽不同，皆有共同的音高与节奏因素。

在声乐练习中，呼吸是声乐练习的重要组成部分，是声乐的基础和动力，声乐呼吸要服从于声乐演唱的需要，根据乐曲的要求分出强、弱、急、缓，使演唱时的气息更饱满、更舒畅，使歌声更具有表现力。然而现有的声乐练习器材中，虽然能够为练习者打节拍、录音、校对唱姿等，但无法让练习者了解自己在练习声乐技巧时，注意到自己声音的频率节拍和标准音频、节拍是否对位，给歌唱者的使用带来了局限。

发明内容

本发明的目的在于解决上述不足，提供一种声乐练习辅助器，提高了练习者对呼吸的掌控，增强其内心节拍韵律感，发现自身发声音频与标准音频的异同，增强其音准，有利于练习者更加有效的完成声乐练习。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种声乐练习辅助器，包括练习台、显示器、控制面板、主控机、音响及节拍器，所述主控机分别与所述显示器、控制面板、音响及节拍器电连接，所述主控机位于所述练习台内部，所述主控机内设有一无线通讯装置，所述显示器位于所述练习台前表面上部，所述控制面板位于所述显示器下侧，所述节拍器位于所述控制面板侧边处，所述音响数量为两个，两个所述音响分别位于所述练习台两侧侧壁处，所述控制面板内设有开关组、调节旋钮组及连接端，所述连接端包括音频插口、USB连接口及存储卡插口，还包括一呼吸频率传感器和拾音器，所述呼吸频率传感器和所述拾音器分别与所述主控机电连接，所述呼吸频率传感器用于采集练习者的呼吸频率并传输至所述主控机内，所述拾音器用于采集练习者的发声音频并传输至所述主控机内。

所述主控机内设有

特征信号采集模块，用于按照预设频率通过传感器组采集发声音频的特征信号，并将采集到的特征信号发送到数据处理模块，所述特征信号包括声门下压、声门气流和声级；

数据处理模块，用于接收特征信号，通过声门下压法和波流指数法分别对特征信号进行计算，获得两种算法下的发声效率，按照预设的算法输出音频穿透力评估结果，并以声门下压法测量结果为横坐标，以波流指数法测量结果为纵坐标建立声带振动发声频率坐标图；还用于接收呼吸频率传感器所采集到的呼吸频率，并根据预设的算法进行呼吸变化频率的输出；

音高提取器，用于对采集到的发声音频进行消噪处理，并从消噪处理声音信号之后的发声音频帧中提取音高，和标准音频进行对比，练习者可以看到自己的音准情况；

节拍提取器，用于从音高提取器获取音频帧的音高，累积分析音频帧的音高变化情况，判断出其中包含的旋律段后提取该旋律段的节拍信息；

音符音高和音符时值模型构建模块，用于根据预先建立的音符音高模型集，利用提取的音高分别计算出当前音频帧属于所述音符音高模型集中各个音符音高模型的概率值，根据计算的概率值以及音符音高模型集对当前音频帧进行音符音高模型匹配识别，若当前音频帧与其前一相邻音频帧分属不同的音符音高模型时，记录下当前音频帧号；在按照上述方式依序处理完采集到的音频的所有音频帧后，确定出采集到的音频所对应的音符音高模型序列以及序列中各个音符音高模型的起始音频帧号，计算出所述各个音符音高模型各自所持续的音频帧数；根据预先建立的音符时值模型集，从确定的音符音高模型序列中依次选取出一个音符音高模型，利用其所持续的音频帧数分别计算出所述音符音高模型属于所述音符时值模型集中各个音符时值模型的概率值，进行音符时值模型匹配识别；在按照上述方式依序处理完所确定的全部音符音高模型序列后，得出采集到的音频所包含的各个音符音高模型序列以及各个音符音高模型持续音频帧数所对应的音符时值模型，形成一组<音符音高模型，音符时值模型>序列；

声乐技能初级评估模块，用于将所得的<音符音高模型，音符时值模型>序列与标准序列数据库内的模型序列进行对比计算后输出演唱技能初级评估结果；

声乐技能综合评估模块，用于通过预设的算法根据音高提取器、节拍提取器、音符音高和音符时值模型构建模块所提取的数据，声乐技能初级评估模块所得的初级评估结果以及数据处理模块所得的音频穿透力评估结果、呼吸频率变化数据进行演唱技能的综合评估，并将评估结果发送到显示器进行显示。

优选地，所述显示器为触屏液晶显示器。

优选地，所述无线通讯装置为蓝牙装置。

优选地，还包括一智能手机，所述智能手机通过所述无线通讯装置与所述主控机无线信号互通。

优选地，所述开关组包括启动开关、显示器开关、音响开关和节拍器开关。

优选地，所述传感器组包括口腔气压传感器、口腔气流传感器和麦克风。

优选地，所述音符音高模型集包含分别为处于低八度、中八度、高八度区段中的各个标准音符以及一个静音所建立的模型。

优选地，所述显示器内设有：

绘图模块，用于根据呼吸频率传感器、数据处理模块、音高提取器、节拍提取器所采集到的数据生成各种曲线；

回归计算模块，用于通过不同函数对绘图模块所绘制的曲线进行回归计算；

技能情况评估模块，用于将绘图模块所绘制的曲线与原标准曲线的对比分析进行技能情况的评估，并将输出评估结果。

本发明具有以下有益效果：

基于计算机系统完成了整个声乐技能检测过程中的数据的采集以及评估，自动化程度高，且涉及面广，结合呼吸频率传感器和拾音器，可以有效分析练习者在声乐练习时呼吸与发声音频的切合性，提高了练习者对呼吸、节奏和旋律音高的掌控，有利于练习者更加有效的完成声乐练习。

附图说明

图1为本发明实施例一种声乐练习辅助器的整体结构示意图；

图2为本发明实施例一种声乐练习辅助器的整体控制结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1至图2所示，本发明提供的一种声乐练习辅助器，包括练习台1、显示器2、控制面板3、主控机8、音响4及节拍器7，主控机8分别与显示器2、控制面板3、音响4及节拍器7电连接，主控机8位于练习台1内部，主控机8内设有一无线通讯装置81，无线通讯装置81为蓝牙装置，还包括一智能手机9，智能手机9通过无线通讯装置81与主控机8无线信号互通，显示器2位于练习台1前表面上部，显示器2为触屏液晶显示器，控制面板3位于显示器2下侧，节拍器7位于控制面板3侧边处，音响4数量为两个，两个音响4分别位于练习台1两侧侧壁处，控制面板3内设有开关组31、调节旋钮组32及连接端33，开关组31包括启动开关、显示器开关、音响开关和节拍器开关，连接端33包括音频插口、USB连接口及存储卡插口，还包括一呼吸频率传感器5和拾音器6，呼吸频率传感器5和拾音器6分别与主控机1电连接，呼吸频率传感器5用于采集练习者的呼吸频率并传输至主控机8内，拾音器6用于采集练习者的发声音频并传输至主控机8内。

一种声乐练习辅助器，包括练习台、显示器、控制面板、主控机、音响及节拍器，所述主控机分别与所述显示器、控制面板、音响及节拍器电连接，所述主控机位于所述练习台内部，所述主控机内设有一无线通讯装置，所述显示器位于所述练习台前表面上部，所述控制面板位于所述显示器下侧，所述节拍器位于所述控制面板侧边处，所述音响数量为两个，两个所述音响分别位于所述练习台两侧侧壁处，所述控制面板内设有开关组、调节旋钮组及连接端，所述连接端包括音频插口、USB连接口及存储卡插口，还包括一呼吸频率传感器和拾音器，所述呼吸频率传感器和所述拾音器分别与所述主控机电连接，所述呼吸频率传感器用于采集练习者的呼吸频率并传输至所述主控机内，所述拾音器用于采集练习者的发声音频并传输至所述主控机内。

所述主控机内设有

特征信号采集模块，用于按照预设频率通过传感器组采集发声音频的特征信号，并将采集到的特征信号发送到数据处理模块，所述特征信号包括声门下压、声门气流和声级；

数据处理模块，用于接收特征信号，通过声门下压法和波流指数法分别对特征信号进行计算，获得两种算法下的发声效率，按照预设的算法输出音频穿透力评估结果，并以声门下压法测量结果为横坐标，以波流指数法测量结果为纵坐标建立声带振动发声效率坐标图；还用于接收呼吸频率传感器所采集到的呼吸频率，并根据预设的算法进行呼吸变化频率的输出；

音高提取器，用于对采集到的发声音频进行消噪处理，并从消噪处理之后的练习者发声声音信号的音频帧中提取音高；

节拍提取器，用于从音高提取器获取音频帧的音高，累积分析音频帧的音高变化情况，判断出其中包含的旋律段后提取该旋律段的节拍信息；

音符音高和音符时值模型构建模块，用于根据预先建立的音符音高模型集，利用提取的音高分别计算出当前音频帧属于所述音符音高模型集中各个音符音高模型的概率值，根据计算的概率值以及音符音高模型集对当前音频帧进行音符音高模型匹配识别，若当前音频帧与其前一相邻音频帧分属不同的音符音高模型时，记录下当前音频帧号；在按照上述方式依序处理完采集到的音频的所有音频帧后，确定出采集到的音频所对应的音符音高模型序列以及序列中各个音符音高模型的起始音频帧号，计算出所述各个音符音高模型各自所持续的音频帧数；根据预先建立的音符时值模型集，从确定的音符音高模型序列中依次选取出一个音符音高模型，利用其所持续的音频帧数分别计算出所述音符音高模型属于所述音符时值模型集中各个音符时值模型的概率值，进行音符时值模型匹配识别；在按照上述方式依序处理完所确定的全部音符音高模型序列后，得出采集到的音频所包含的各个音符音高模型序列以及各个音符音高模型持续音频帧数所对应的音符时值模型，形成一组<音符音高模型，音符时值模型>序列；

声乐技能初级评估模块，用于将所得的<音符音高模型，音符时值模型>序列与标准序列数据库内的模型序列进行对比计算后输出演唱技能初级评估结果；

声乐技能综合评估模块，用于通过预设的算法根据音高提取器、节拍提取器、音符音高和音符时值模型构建模块所提取的数据，声乐技能初级评估模块所得的初级评估结果以及数据处理模块所得的音频穿透力评估结果、呼吸频率变化数据进行演唱技能的综合评估，并将评估结果发送到显示器进行显示。

所述传感器组包括口腔气压传感器、口腔气流传感器和麦克风(收音器)。

所述音符音高模型集包含分别为处于低八度、中八度、高八度区段中的各个标准音符以及一个静音所建立的模型。

所述显示器内设有：

绘图模块，用于根据呼吸频率传感器、数据处理模块、音高提取器、节拍提取器所采集到的数据生成各种曲线；

回归计算模块，用于通过不同函数对绘图模块所绘制的曲线进行回归计算；

技能情况评估模块，用于将绘图模块所绘制的曲线与原标准曲线的对比分析进行技能情况的评估，并将输出评估结果。

已经上述结构，本发明的使用原理为：当练习者需要声乐练习时，利用控制面板3内部件完成对应开启，同时依据练习者自身需求，可以利用智能手机9完成与主控机8的无线连接，方便智能手机9内练习资料的传输，同时在完成练习后可以下载自己的练习过程，有利于自身的复习，也可以利用USB连接口或存储卡接口完成数据的传输或存储，提高使用性能，结合呼吸频率传感器5用于采集练习者的呼吸频率并传输至主控机8内，拾音器6用于采集练习者的发声音频并传输至主控机8内，完成对应数据的采集，利用主控机8内部的处理分析，通过显示器2完成数据显示，使用者通过触屏点击显示器2可以完成对应操作，方便了使用，依据数据的对应显示完成自我判读，从而了解自身声乐练习时存在的缺陷，提高了练习效果。

本发明结合呼吸频率传感器5和拾音器6，可以有效分析练习者在声乐练习时呼吸与发声音频的切合性，提高了练习者对呼吸和节奏的掌控，有利于练习者更加有效的完成声乐练习。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (8)

1.一种声乐练习辅助器，包括练习台、显示器、控制面板、主控机、音响及节拍器，其特征在于：所述主控机分别与所述显示器、控制面板、音响及节拍器电连接，所述主控机位于所述练习台内部，所述主控机内设有一无线通讯装置，所述显示器位于所述练习台前表面上部，所述控制面板位于所述显示器下侧，所述节拍器位于所述控制面板侧边处，所述音响数量为两个，两个所述音响分别位于所述练习台两侧侧壁处，所述控制面板内设有开关组、调节旋钮组及连接端，所述连接端包括音频插口、USB连接口及存储卡插口，还包括一呼吸频率传感器和拾音器，所述呼吸频率传感器和所述拾音器分别与所述主控机电连接，所述呼吸频率传感器用于采集练习者的呼吸频率并传输至所述主控机内，所述拾音器用于采集练习者的发声音频并传输至所述主控机内；所述主控机内设有：

特征信号采集模块，用于按照预设频率通过传感器组采集发声音频的特征信号，并将采集到的特征信号发送到数据处理模块，所述特征信号包括声门下压、声门气流和声级；

数据处理模块，用于接收特征信号，通过声门下压法和波流指数法分别对特征信号进行计算，获得两种算法下的发声效率，按照预设的算法输出音频穿透力评估结果，并以声门下压法测量结果为横坐标，以波流指数法测量结果为纵坐标建立声带振动发声效率坐标图；还用于接收呼吸频率传感器所采集到的呼吸频率，并根据预设的算法进行呼吸变化频率的输出；

音高提取器，用于对采集到的发声音频进行消噪处理，并从消噪处理后声音信号的音频帧中提取音高，使演唱者的音高和标准音高进行对比，找到音准偏离的原因；

节拍提取器，用于从音高提取器获取音频帧的音高，累积分析音频帧的音高变化情况，判断出其中包含的旋律段后提取该旋律段的节拍信息；

音符音高和音符时值模型构建模块，用于根据预先建立的音符音高模型集，利用提取的音高分别计算出当前音频帧属于所述音符音高模型集中各个音符音高模型的概率值，根据计算的概率值以及音符音高模型集对当前音频帧进行音符音高模型匹配识别，若当前音频帧与其前一相邻音频帧分属不同的音符音高模型时，记录下当前音频帧号；在按照上述方式依序处理完采集到的音频的所有音频帧后，确定出采集到的音频所对应的音符音高模型序列以及序列中各个音符音高模型的起始音频帧号，计算出所述各个音符音高模型各自所持续的音频帧数；根据预先建立的音符时值模型集，从确定的音符音高模型序列中依次选取出一个音符音高模型，利用其所持续的音频帧数分别计算出所述音符音高模型属于所述音符时值模型集中各个音符时值模型的概率值，进行音符时值模型匹配识别；在按照上述方式依序处理完所确定的全部音符音高模型序列后，得出采集到的音频所包含的各个音符音高模型序列以及各个音符音高模型持续音频帧数所对应的音符时值模型，形成一组<音符音高模型，音符时值模型>序列；

声乐技能初级评估模块，用于将所得的<音符音高模型，音符时值模型>序列与标准序列数据库内的模型序列进行对比计算后输出演唱技能初级评估结果；

声乐技能综合评估模块，用于通过预设的算法根据音高提取器、节拍提取器、音符音高和音符时值模型构建模块所提取的数据，声乐技能初级评估模块所得的初级评估结果以及数据处理模块所得的音频穿透力评估结果、呼吸频率变化数据进行演唱技能的综合评估，并将评估结果发送到显示器进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种声乐练习辅助器，其特征在于：所述显示器为触屏液晶显示器。

3.根据权利要求1所述的一种声乐练习辅助器，其特征在于：所述无线通讯装置为蓝牙装置。

4.根据权利要求3所述的一种声乐练习辅助器，其特征在于：还包括一智能手机，所述智能手机通过所述无线通讯装置与所述主控机无线信号互通。

5.根据权利要求1所述的一种声乐练习辅助器，其特征在于：所述开关组包括启动开关、显示器开关、音响开关和节拍器开关。

6.根据权利要求1所述的一种声乐练习辅助器，其特征在于：所述传感器组包括口腔气压传感器、口腔气流传感器和小型收音器。

7.根据权利要求1所述的一种声乐练习辅助器，其特征在于：所述音符音高模型集包含分别为处于低八度、中八度、高八度区段中的各个标准音符以及一个静音所建立的模型。

8.根据权利要求1所述的一种声乐练习辅助器，其特征在于：所述显示器内设有：

绘图模块，用于根据呼吸频率传感器、数据处理模块、音高提取器、节拍提取器所采集到的数据生成各种曲线；

回归计算模块，用于通过不同函数对绘图模块所绘制的曲线进行回归计算；

技能情况评估模块，用于将绘图模块所绘制的曲线与原标准曲线的对比分析进行技能情况的评估，并将输出评估结果。