CN1106946A - 能对演唱者根据其伴奏进行演唱打分的卡拉ok系统 - Google Patents

Abstract

一种能对演唱者根据其伴奏进行演唱打分的卡 拉OK系统，当演唱者的声音信号被输入时，能量检 测器产生相对于声音信号段的第一基频信号，并将第 一基频信号输入到比较器，并且在声音信号段中的音 频信号输入到比较器作为第二基频信号，比较器相互 比较第一和第二基频信号，并算出它们之间的差值， 然后将它输入到微处理机。微处理机根据此差值输 出用于对演唱者进行的演唱打分的信号。

Description

本发明涉及一种能对演唱者根据其伴奏进行演唱打分的卡拉OK系统，在该系统中使用密集盘或激光盘作伴奏。

在惯用的卡拉OK系统中，经话筒输入的声音或者演唱者演唱的歌声，将变换为声音信号，此声音信号输入到放大器并在其中进行放大。被放大的声音信号经低通滤波器滤波，然后经扬声器输出，与此同时，来自卡拉OK的音频系统的用于对演唱者的演唱进行伴奏的伴音信号经扬声器输出。

图1表示对演唱者根据其伴奏进行演唱打分的惯用卡拉OK系统的方框图。

如图1所示，在惯用的系统中，演唱者的声音经话筒（未画出）输入，并被变换成声音信号VO，由话筒输出到低通滤波器1。低通滤波器1对声音信号VO进行低通滤波，以便消除其上的噪声信号，并输出低通滤波信号LV。低通滤波信号LV送给扬声器和第一电平检测器2。第一电平检测器2对低通滤波信号LV的信号电平进行检测，并输出第一电平检测信号LD1。

与此同时，一个音频信号其包括专业歌手的声音信号或者由卡拉OK系统的音频装置（未画出）产生的伴奏信号输出给扬声器和第二电平检测器3，第二电平检测器3检测音频信号AU的电平，输出第二电平检测信号LD2。第一和第二电平检测器2和3，按照同步信号发生器4的同步信号LS相互同步，所以由第一电平检测器2输出的第一电平检测信号LD1和由第二电平检测器3输出的第二电平检测信号LD2相互同步，然后输入到微处理机5。

微处理机5计算信号LD1和LD2之间的电平差，并将电平差储存在存储器6中，直到演唱者的演唱完毕为止，在演唱完毕之后，微处理机总计所有的电平差，并将在电平差的基础上计算出的得分输出给得分显示器（未画出）。此时，不言而喻，电平差之和越小，得分就越高。

但是，如图1所示，在惯用的能对演唱者根据其伴奏进行演唱打分的卡拉OK系统中，只根据电平差，即输入微处理机的信号之间的能量差，计算演唱者进行演唱的得分，演唱者进行演唱的其它一些因素，如节拍（tempo）、音调（tone）等，是不考虑的，换句话说，当演唱者进行演唱的电平与音频信号相类似时，此得分评估结果为高分。

因此，通常的卡拉OK系统存在着所给出的得分不可靠的缺点。

本发明目的在于克服上述缺点，提供一种能对演唱者根据其伴奏进行演唱可靠打分的卡拉OK系统。

为了实现上述目的，本发明的一个实施例的卡拉OK系统，当演唱者的声音信号被输入时，能量检测器相对于声音信号段产生第一基频信号，并且将该第一基频信号输入给比较器。然后，在声音信号段中的音频信号被输入给比较器作为第二基频信号，比较器相互比较第一和第二基频信号，并计算它们之间的差值，并将此差值输入给微处理机。微处理机根据差值输出演唱者进行演唱的得分。

本发明的另一实施例的卡拉OK系统中，当卡拉OK系统的音频信号输入时，产生相对于音频信号段的第一基频信号，通过能量检测器输入给微处理机。在音频信号段中的演唱者的声音信号输入给微处理机作为第二基频信号。微处理机相互比较第一和第二基频信号，计算它们之间的差值，然后根据此差值算出演唱者进行演唱的得分。

本发明提供的卡拉OK系统，在考虑演唱的节拍和音调的情况下，能可靠地对演唱者根据其伴奏进行演唱打分。

为进一步详细地说明本发明的上述目的及本发明的特征及优点，用最佳实施例，结合附图详述如下：

附图简要说明

图1是惯用的对演唱者根据其伴奏进行演唱打分的卡拉OK系统的方框图。

图2是本发明一个实施例中对演唱者根据其伴奏进行演唱打分的卡拉OK系统方框图。

图3是本发明的另一实施例对演唱者根据其伴奏进行演唱打分的卡拉OK系统方框图。

图2说明本发明第一实施例中对演唱者根据其伴奏进行演唱打分的卡拉OK系统方框图。

如图2所示，该卡拉OK系统包括：声音信号处理部件19，用于产生第一基频，它是对输入的声音信号采用傅里叶变换得到的，并输出第一电压信号，该第一电压信号与存在在第一基频的声音信号段范围内的声音频率信号相对应。音频信号处理部件27，用于产生第二基频，它是从输入的音频信号中采用傅里叶变换得到的，并输出第二电压信号，该第二电压信号与存在在第二频率信号的声音信号段范围内的音频频率信号相对应;比较器30，用于比较分别由声音信号处理部件19和音频信号处理部件27输入的第一和第二电压信号，以便输出它们之间的差信号;A/D变换器32，用于将由比较器30输入的差信号变换为数字信号，以便输出数字信号;和微处理机34，用于对连续输入的数字信号相加，以便将根据数字信号之和计算出的得分显示信号输出给得分显示器。

下面，将说明本发明该实施例的卡拉OK系统，对演唱者进行的演唱打分的过程。

首先，演唱者的声音信号被输入到声音信号处理部件19的低通滤波器10。低通滤波器10只允许声音信号频带中的频率的信号通过，并将第一低通滤波信号LF1分别地输出给扬声器、第一频率信号分析器12和能量检测器14。第一频率信号分析器12用傅里叶变换分析所输入的第一低通滤波信号LF1的频率，并将第一频率分析信号FA1输出给第一基频信号检测器16，同时，能量检测器14检测所输入的第一低通滤波信号LF1的电平，以产生声音段信号VI，用于决定演唱者的声音所进入时的声音信号段，并将该信号VI输出给第一乘法器17和音频信号处理部件的第二乘法器25。

第一基频信号检测器16检测参考值以上的电平信号，并将它作为第一基频信号BF1输出给第一乘法器17，第一乘法器17将声音段信号VI和所输入的第一基频信号BF1相乘，以产生第一乘积信号MP1、并将其输出给第一频率-电压变换器18。第一乘积信号MP1是在声音信号段中的基频信号。第一频率-电压变换器18将所输入的第一乘积信号MP1变换为相应的电压，并将第一频率-电压变换信号FV1输出给比较器30。

在此期间，一个音频信号，其包括专业歌手的演唱信号或者在卡拉OK系统中产生的伴奏信号被输出到扬声器（未画出）和第二低通滤波器20。低通滤波器20允许在其中通过在音频信号的低频带中的信号，以产生第二低通滤波信号LF2，并将其输出给第二频率信号分析器22。

第二频率信号分析器22分析所输入的第二低通滤波信号LF2的频率，并将第二频率分析信号FA2输出给第二频率检测器24，其作用与第一频率信号分析器12相同。

第二频率检测器24检测所输入的第二频率分析信号FA2的基频，并将它作为第二基频信号BF2输出给第二乘法器25。第二基频信号BF2在第二乘法器25中被声音段信号VI相乘，产生第二乘积信号MP2，并输出给第二频率-电压变换器26。

第二乘积信号MP2是存在在音频信号中的声音信号段的基频信号。第二频率-电压变换器26将所输入的第二基频信号BF2变换为相应的电压，以便将第二频率-电压变换信号FV2输出给比较器30。

比较器30接收第一和第二频率-电压变换信号FV1和FV2，以产生它们之间的电压-差信号DV，并将它输出给A/D变换器32。A/D变换器32将电压-差信号DV变换为数字信号DS，并将它输出给微处理机34。

最后，微处理机34将连续输入的数字信号DS存储在存储器36中，直到演唱完毕为止，在演唱完毕之后，将存储在存储器36中的数字信号DS相加起来。微处理机根据其和计算出得分，并经得分显示器（未画出）输出该得分。如以上所说明的那样，电平差之和越小以及声音和音频信号相互越接近，得分就越高。

图3是本发明的第二实施例中对演唱者根据其伴奏进行演唱打分的卡拉OK系统的方框图。

图2所示的本发明第一实施例，是根据演唱者的声音信号计算演唱得分的，图3所示的第二实施例是根据音频信号计算该得分的。

但是在两个实施例中各自计算的原理是彼此相同的。

本发明第二实施例中的卡拉OK系统包括：音频信号处理部件40，用于产生第一基频，它是对输入的音频信号采用傅里叶变换得到的，并输出第一数字信号，该第一数字信号与存在在第一基频信号的音频信号段范围内的音频频率信号相对应;声音信号处理部件50，用于产生第二基频，它是对输入的声音信号采用傅里叶变换得到的，并输出第二数字信号，该第二数字信号存在在第二基频的音频信号段的范围内;和微处理机60，用于对各自从声音信号处理部件19和音频信号处理部件40连续输入的第一和第二数字信号进行相加，以便将根据数字信号的和所算出的得分显示信号输出给得分显示器。

在下文中，将说明按照本发明的第二实施例的卡拉OK系统对演唱者的演唱打分的过程。

首先一个音频信号，其包括专业歌手的演唱信号或者在卡拉OK系统中产生的伴奏信号输出给音频信号处理部件40的低通滤波器41。低通滤波器41允许在低频频带中的专门乐器的伴奏信号通过，这样，在声音信号中就不包含专业歌手的声音信号，以便将伴奏信号作为第一低通滤波信号LF1输出给第一频率信号分析器42和能量检测器43。第一频率信号分析器42用傅里叶变换分析第一低通滤波信号LF1的频率，输出第一频率分析信号FA1给基频信号检测器44。能量检测器43检测所输入的第一低通滤波信号LF1的电平，并产生音频段信号VI，用于决定音频信号段，以将其输出给第一和第二乘法器45和54。

同时，第一基频信号检测器44，从所输入的第一频率分析信号FA1中，检测参考值以上电平的信号，以便产生第一基频信号BF1，并且将其输出给第一乘法器45。第一乘法器45用第一基频信号BF1乘音频段信号VI，从而产生第一乘积信号MP1，并将它输出给第一A/D变换器46。

第一A/D变换器46将第一乘积信号MP1变换为第一数字信号DS1，并将其输出给微处理机60。

经过话筒（未画出），将演唱者的声音信号输出给声音信号处理部件50的第二低通滤波器51。第二低通滤器只允许在其中通过演唱者声音信号频带中的信号，以便将它作为第二低通滤波信号LF2输出给第二频率信号分析器52。第二频率信号分析器52用傅里叶变换分析所输入的第二低通滤波信号LF2的频率，并且接着，将第二频率分析信号FA2输出给第二基频检测器53。

第二基频检测器53检测第二频率分析信号FA2的基频，以便将其作为第二基频信号BF2输出给第二乘法器54。第二乘法器54将第二基频信号BF2乘以所输入的音频段信号VI，以便将第二乘积信号MP2输出给第二A/D变换器55。第二乘积信号MP2是存在在音频信号段中的声音信号。第二A/D变换器55将所输入的第二乘积信号MP2变换为第二数字信号DS2，并且将它输出给微处理机60。

最后，微处理机60将连续输入的第一和第二数字信号DS1和DS2相互比较，并计算出它们之间的差值，然后将所算出的数值存储在存储器61之中，直到演唱完毕为止。在演唱完毕之后，微处理机将存储在存储器中的差值相加起来，并根据此和，算出演唱的得分，并通过得分显示器（未画出）输出得分。当该和是小的时候，也就是说，在音频信号和声音信号之间相似性高的时候，得分就高。

如上所述，本发明提供了一种卡拉OK系统，它能可靠和精确地对演唱者根据该卡拉OK系统的伴奏进行的演唱打分。

虽然，如上所述已详细地说明了本发明的最佳实施例，但是所属领域的技术人员能够实现许多修改和变化，而没有离开本发明权利要求所限定的本发明的构思和范围。

Claims (4)

1、一种能对演唱者根据其伴奏进行演唱打分的卡拉OK系统，其特征在于，包括：

声音信号处理部件，用于产生对输入的声音信号采用博里叶变换得到的第一基频，并输出第一电压信号；该第一电压信号与存在在第一基频的声音信号段范围内的声音频率信号相对应；

音频信号处理部件，用于产生由所输入的音频信号经傅里叶变换得到的第二基频，并输出第二电压信号；该第二电压信号与存在在第二频率信号的声音信号段范围内的音频频率信号相对应；

比较器，用于比较各自由声音信号处理部件和音频信号处理部件输入的第一和第二电压信号，以便输出它们之间的差信号；

A/D变换器，用于将由比较器所输入的差信号变换为数字信号，以便输出数字信号；和

微处理机，用于将连续输入的数字信号相加起来，以便将根据数字信号的和算出的得分显示信号输出给得分显示器。

2、如权利要求1所述的能对演唱者根据其伴奏进行演唱打分的卡拉OK系统，其特征在于，其中，声音信号处理件包括：

第一低通滤波器，用于对所输入的演唱者的声音信号进行滤波，以便输出第一低通滤波信号;

第一频率信号分析器，用于分析所输入的第一低通滤波信号的频率，以便输出第一频率分析信号;

能量检测器，用于检测所输入的第一低通滤波信号的电平，以产生和输出用于决定第一低通滤波信号的声音信号段的声音段信号;

第一基频检测器，用于检测在所输入的频率分析信号的声音信号段中有预定值以上电平的第一基频信号，以输出第一基频信号;

第一乘法器，用于将第一基频信号和所输入的声音段信号相互地相乘，以输出第一乘积信号;和

第一频率-电压变换器，用于将所输入的第一基频信号变换为与第一乘积信号相对应的第一电压，将其作为第一频率-电压变换信号的第一电压输出给比较器;和

音频信号处理部件，包括：

第二低通滤波器，用于对所输入的演唱者的音频信号进行滤波，以输出第二低通滤波信号;

第二频率信号分析器，用于分析所输入的第二低通滤波信号的频率，以便输出第二频率分析信号;

第二基频检测器，用于检测在所输入的第二频率分析信号的声音信号段中有预定值以上的电平的第二基频信号，以便输出第二基频信号;

第二乘法器，用于将第二基频信号和所输入的声音段信号相互地相乘，以输出第二乘积信号;和

第二频率-电压变换器，用于将所输入的第二基频信号变换为与第二乘积信号相对应的第二电压，将其作为第二频率-电压变换信号的第二电压输出给比较器。

3、一种能对演唱者根据其伴奏进行演唱打分的卡拉OK系统，其特征在于，包括：

音频信号处理部件，用于产生对所输入的音频信号采用傅里叶变换得到的第一基频，和输出第一数字信号;该第一数字信号与存在在第一基频信号的音频信号段的范围内的音频频率信号相对应;

声音信号处理部件，用于产生对所输入的声音信号采用傅里叶变换得到的第二基频，和输出存在在第二基频的音频信号段范围内的第二数字信号;和

微处理机，用于将各自从声音信号处理部件和音频信号处理部件所连续输入的第一和第二数字信号相加起来，以便将根据数字信号的和算出的得分显示信号输出给得分显示器。

4、如权利要求3所述能对演唱者根据其伴奏进行演唱打分的卡拉OK系统，其特征在于，其中，音频信号处理部件包括：

第一低通滤波器，用于对所输入的音频信号进行滤波，以输出第一低通滤波信号;

第一频率信号分析器，用于分析所输入的第一低通滤波信号的频率，以便输出第一频率分析信号;

一能量检测器，用于检测所输入的第一低通滤波信号的电平，以产生和输出用于决定第一低通滤波信号音频信号段的音频段信号;

第一基频检测器，用于检测在所输入的频率分析信号的音频信号段中有预定值以上电平的第一基频信号，以输出第一基频信号;

第一乘法器，用于将第一基频信号和所输入的音频段信号相互地相乘，以输出第一乘积信号;和

第一A/D变换器，用于将所输入的第一乘积信号变换为相应于第一乘积信号的第一数字信号，以输出第一数字信号给微处理机，和

声音信号处理部件包括：

第二低通滤波器，用于对所输入的声音信号进行滤波，以输出第二低通滤波信号;

第二频率信号分析器，用于分析所输入的第二低通滤波信号的频率，以便输出第二频率分析信号;

第二基频检测器，用于利用第二频率分析信号从音频信号处理部件的能量检测器所输入的音频段信号检测第二基频信号，它是存在在第二频率分析信号的音频信号段中的声音信号，以便输出第二基频信号;

第二乘法器，用于将第二基频信号和所输入的音频段信号相互地相乘，以输出第二乘积信号;和

第二A/D变换器，用于将所输入的第二乘积信号变换为相应于第二乘积信号的第二数字信号，以输出第二数字信号给微处理机。

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