CN1150289A - 检测现场声音的音域以调谐和声的卡拉ok装置 - Google Patents

Abstract

一种卡拉OK装置，构成为演奏伴随现场声部的卡拉OK伴奏声部及卡拉OK和声声部。一个拾音器采集现场声部的演唱声。一个检测器装置分析所采集的演唱声以检测实际演唱的现场声部所属的音域。一个和声发生器装置根据检测到的音域生成卡拉OK和声声部的和声，使得卡拉OK和声声部与现场声部和谐。一个音调发生器装置与卡拉OK和声声部平行地生成卡拉OK伴奏声部的器乐音调。

Description

检测现场声音的音域以调谐和声的卡拉OK装置

本发明涉及卡拉OK装置，更具体地涉及能在卡拉OK演唱者的现场演唱声上自动加上合成和声的卡拉OK装置。

传统卡拉OK装置具有各种设施来表现卡拉OK表演。这些设施中包括和声生成以在卡拉OK演唱者的现场声音上加上合成的和声。和声生成是通过在跟踪主调线时产生具有相对于主现场声音的主调线第三或第五度的某种音高差的和声进行的。在另一种方法中，与卡拉OK演唱的进行同步播放事先录制的和声。再者，如果卡拉OK歌曲包含两个或多个声部，有可能保留一个声部供卡拉OK演唱者唱这一声部，而将其它声部包含在歌曲数据中作为伴奏和声。

在用主演唱主调跟踪生成和声中，可响应主调跟踪将主声音线与诸如移位高第三度的某一音高的和声叠加，然而，在女声卡拉OK演唱者的情况中，如果总是生成高第三或第五度的和声，则所生成的和声难免超出可听见范围的最高频率。在男声卡拉OK演唱者的情况中，如果总是生成低第三或第五度的和声，则所生成的和声难免超出可听见范围的最低频率。再者，单纯在平行的第三或第五度上生成和声可能产生不自然的旋律线。

在通过预录制和声声部的和声生成中，预录制的和声声部听起来可能与某一音域的主声部和谐，但与另一音域的主声部不和谐。卡拉OK演唱者可能经常将主声部变调一个音阶来使主调线与他/她的音域符合。在这一情况中，所生成的和声听起来可能与变调的主调线不和谐。

有时非常难于识别卡拉OK歌曲的哪一声部是作为现场声部演唱的，特别是在具有多个声部的卡拉OK歌曲中。在这种卡拉OK歌曲中，难于预言歌曲的哪一声部将由卡拉OK演唱者演唱，所以有时所生成的和声声部与卡拉OK演唱者的现场声部互相重合。再者，可在某些节目中将多个声部作曲成互相交叉。另一方面，一名卡拉OK演唱者可无条件演唱高音声部，或该演唱者可能混淆一首歌曲中的高音与低音声部。在卡拉OK演唱者演唱这一歌曲时，演唱者在歌曲的两个平行声部之间转换其现场声部，从而使和声声部的某些节与现场声部的某些节重叠。

本发明的目的为提供一种能够通过根据实际演唱声调整或调谐和声而混合与卡拉OK演唱者的声音和谐的最佳和声。

按照本发明，将卡拉OK装置构造成演奏伴随一个现场声部的一个卡拉OK伴奏声部及一个卡拉OK和声声部。该卡拉OK装置包括采集现场声部的演唱声的拾音器、分析所采集的演唱声以检测现场声部实际演唱的音域(musical register)的检测器、根据检测到的音域生成卡拉OK和声声部的和声声音而使卡拉OK和声声部与现场声部和谐的和声发生器、以及生成平行于卡拉OK和声声部的卡拉OK伴奏声部的器乐音调的音调发生器。在本创造性卡拉OK装置中，检测演唱声的音域来调谐和声。例如，检测用多个声部之一的音域。和声是配合检测到的声部生成的，从而使和声与现场演唱声及器乐伴奏音调十分和谐。

在本创造性卡拉OK装置的一种形式中，和声发生器装置包括用于存储对应于卡拉OK和声声部中不同地记录的多条主调线的多个和声数据图式的存储装置、用于根据检测到的演唱声的音域选择这些和声数据图式之一的选择装置、用于根据选择的和声数据图式沿对应的主调线生成和声的发生装置。即该创造性卡拉OK装置预先存储多个和声数据图式。按照检测到的现场演唱声的音域选择和声数据图式中最佳的一个。按照所选择的和声数据图式合成和声，借此与歌曲声很好地符合。

在本创造性卡拉OK装置的另一种形式中，和声发生器装置包括用于存储表示一序列定义卡拉OK和声声部的音符的和声数据图式的存储装置、用于按照检测到的演唱声的音域移位该音符序列的音高借此调谐和声数据图式的移位装置、及用于按照调谐后的和声数据图式生成和声的发生装置。即按照检测到的音域移位初始卡拉OK和声声部的音高或频率来产生经过调谐或调整的卡拉OK和声声部。从而，可以用和声数据图式的最小数据量配合演唱声的音域生成和声。

在本创造卡拉OK装置的又另一种形式中，检测器装置包括用于将采集的演唱声的音高与现场声部的范围内定义不同音域的参考数据进行比较以便确定所采集的演唱声所属的一个音域的比较装置。检测器装置还包括供给装置，用于随着卡拉OK伴奏声部的进行同步地顺序提供参考数据，以便连续地检测采集的演唱声的音域，借此在整个卡拉OK伴奏声部的进行中保持卡拉OK和声声部与现场声部和谐。即按照多个参考或阈值数据将现场声部的音程分成多个音高区。用演唱声所属的音高区来表示检测到的演唱声的音域或主调线。用这种构造，即使演唱声的音高波动，也能精确地检测到音域。

图1为展示按照本发明的卡拉OK装置的主要部分的构造的说明性方框图。

图2为展示本创造性卡拉OK装置的主要部分的构造的另一说明性方框图。

图3为展示本创作性卡拉OK装置的主要部分的构造的又另一说明性方框图。

图4为按照本发明的卡拉OK装置的整体方框图。

图5为展示本卡拉OK装置中所采用的声音处理DSP的功能的说明性方框图。

图6A、6B与6C为展示卡拉OK装置中所采用的歌曲数据格式的说明图。

图7为展示卡拉OK装置中所采用的歌曲数据格式的说明性方框图。

图8为展示卡拉OK装置中所采用的歌曲数据格式的说明性方框图。

下面参考图1至3描述本发明的基本配置。图1示出利用由多种和声数据图式及逐个声部地与各该多种和声数据图式对应的多种参考数据图式构式的歌曲数据的卡拉OK装置。用数字1表示的歌曲数据包含多种和声数据图式、多种参考数据图式及再生器乐伴奏声的卡拉OK数据图式。在卡拉OK演唱开始时，为了生成伴奏声音而将卡拉OK数据图式馈送给音调发生器6。通过混合器7与扬声器8可听见地播放所生成的伴奏声。卡拉OK演唱者听着伴奏声唱一支卡拉OK歌曲。将用数字3表示的演唱声音信号馈送到混合器7、声音分析器4、声音处理器5及和声发生器2。

声音分析器4为了分析演唱声的音域而将输入的演唱声音信号3与多个参考数据图式进行比较。参考数据图式可以是与卡拉OK歌曲的同一声部的和声数据图式的进行同步上升与下降的声部的主调线的一种。例如，一个声部的参考数据图式可以从MI DI数据数据格式或诸如多音卡拉OK歌曲数据的主调音轨的另一种数据格式描述。音域检测或声部分析可按照各种方法进行。例如，当演唱声音信号与事先以主调线格式描述的某一参考数据图式重合时，最简单的方法是将演唱声音信号的音域作为对应的声部检测。另一种简单方法是以定义不同音域的多个阈值数据图式的形式提供参考数据图式。通过评估演唱声音信号属于所定义的音域中哪一个而检测出演唱声的声部或音域。将声音分析器4的分析结果送至和声发生器2及声音处理器5。和声发生器2根据输入的分析结果选择包含在歌曲数据中的多种和声数据图式之一。在这一选择中，选择最佳的和声数据图式来与分析出的演唱声很好地和谐。和声发生器2可通过处理或修正输入的演唱声音信号生成和声信号。否则，和声发生器2再生事先预录制的和声信号。声音处理器5将音响效果给予演唱声音信号。效果可从混响、响应声音分析器4的分析结果进行的共振峰转换等中间选择。例如在共振峰转换中，在采集到女声(男声)演唱声时，有可能用男声(女声)共振峰来取代女声(男声)共振峰。用这种共振峰转换，可将现场演唱声的性别转换成卡拉OK歌曲原演唱者的性别。

和声发生器2连接在一个面板开关9上，手操作后者来选择一个所想要的和声声部。在用开关9手动选择了和声声部的情况中，不论声音分析器4导出的是什么分析结果，都生成所选择的和声声部的和声信号。评分装置50根据声音分析器4的分析结果评价卡拉OK演唱并显示评分结果。

有时，在歌曲的中间一名卡拉OK演唱者可改变到另一卡拉OK演唱者，或者可能改变他/她的声部，或者可能改变音高一个音阶。基本上，音域检测或声部分析能跟上这些改变，使得播放的和声声部响应音域变化切换。然而，和声声部的突然切换会对听众或演唱者产生不自然的感觉。为了避免这一点，可在一定的过渡定时上切换和声声部。诸如在一个乐节或旋律的结束处。

如上所述，本创造性卡拉OK装置构造成可演奏用于伴随现场声音的卡拉OK伴奏声部及卡拉OK和声声部。诸如麦克风等拾音器采集现场声部的演唱声3。声音分析器4分析采集的演唱声3以检测出现场实际演唱的声部的音域。和声发生器2根据检测出的音域生成卡拉OK和声声部的和声，使得卡拉OK和声声部与现场声部和谐。音调发生器6生成与卡拉OK和声声部平行的卡拉OK伴奏声部的器乐音调。和声发生器2存储与不同地记录在卡拉OK和声声部中的多条主调线对应的多种和声数据图式，按照检测到的演唱声的音域选择和声数据图式之一，及根据选择的和声数据图式沿对应的主调线生成和声。例如，和声发生器2选择对应于具有与检测到的演唱声的音域对等的音域的主调线的一种和声数据图式。声音分析器4将采集的演唱声的高音与定义现场声部的范围内的不同音域的参考数据进行比较，以便确定所采集的演唱声所属的一个音域。声音分析器4与卡拉OK伴奏声部的进行同步地顺序提供参考数据，以便连续地检测所采集的演唱声的音域，借此在卡拉OK伴奏声部的整个进行中保持卡拉OK和声声部与现场声部和谐。

图2示出利用由一种和声数据图式及一种参考数据图式构成的歌曲数据的另一种卡拉OK装置。图2中，与图1中相同的部件用相同的数字指示以使更好地理解本实施例。歌曲数据1’包含和声数据图式，参考数据图式及演奏伴音的卡拉OK数据图式。声音分析器4’分析演唱声音信号高于或低于参考数据图式多少度。可将声音分析器4’简化成检测用一个音阶表示的演唱声音信号的音域。声音分析器4’计算参考数据图式与演唱声音信号之间的音高差，并将计算结果发送给和声发生器2’。为了确定要演奏的和声的音高，和声发生器2’响应输入的音高差移位和声数据图式的音高。和声发生器2’可通过处理或修正输入的演唱声音信号或通过再生类似于图1中的和声发生器2事先预录制的样本和声信号而生成和声信号。

如上所述，在图2的卡拉OK装置中，和声发生器2’存储表示定义卡拉OK和声声部的一序列音符的一个和声数据图式，按照检测到的用音高差表示的演唱声的音域移位该音符序列的音高借此调谐和声数据图式，及按照经过调谐的和声数据图式生成和声。和声发生器2’包括用于按照经过调谐的和声数据图式修正采集的演唱声的音高而生成来源于演唱声的和声的音高移位器。

图3示出采用只由一种和声数据图式及一种卡拉OK数据图式构成的歌曲数据的另一实施例的卡拉OK装置。图3中，与图1中相同的部件用相同的数字指示，并从而省略其详细描述。声音分析器4”以三个固定的阈值数据的形式存储储参考数据。这三个阈值数据称作歌曲顶点阈值、男声最高阈值及女声最低阈值。一般地说，一首普通的卡拉OK歌曲的声音旋律在一个特有的音域上开始，从而有可能通过在卡拉OK歌曲演唱开始时检测演唱声音信号的音阶而探测出演唱者是男的还是女的。从而，将歌曲顶点阈值设定在普通男声与女声域的边界上。声音分析器4”根据歌曲顶点阈值在卡拉OK歌唱开始时便快速探测出卡拉OK演唱者是男的还是女的。声音旋律中可包含一序列具有从高到低的各种音高的音符。然而，即使初始将演唱者深测为男的，如果演唱声的音高相对于男声最高阈值太高，使可认为更换了演唱者或者原来的探测是错误的。这一认识是用男声最高阈值完成的。如果演唱声的音高超过男声最高阈值，便取消原来的探测结果而将演唱者探测为女的。另一方面，即使将演唱者原来深测为女的，如果歌唱声的音高太低，便可认为更换了演唱者或原来的探测是错的。这一认识是用女声最低阈值完成的。如果演唱声的音高落在女声最低阈值以下，便取消原来的探测结果而将演唱者探测为男的，将男声/女声识别结果馈送到和声发生器2”。和声发生器2”根据探测到的以音阶表示的男声/女声音域确定和声信号的音高。

从而，在图1中所示的实施例中，为了根据音域分析结果从多种和声数据图式中选择最佳的一种而利用多种参考数据图式分析演唱声音信号，从而使和声声部与演唱者的声部和谐。在图2与3中所示的实施例中，和声信号可用简单的配置调谐。

下面参考图4至8说明按照本发明的卡拉OK装置的细节。该卡拉OK装置为在其中实现通信设施与调谐设施的声源类型。在声源型卡拉OK装置中，将歌曲数据馈送到为卡拉OK演唱再生音乐声的声源装置。歌曲数据由指定音符的音高与定时的多个记录轨的序列数据组成。用通信设施将卡拉OK装置通过一个通信网络与一个主站连接，从主站下装歌曲数据并将歌曲数据存储在HDD(硬盘驱动器)17中(图4)。HDD17能存储数百到数千个歌曲数据文件。卡拉OK装置响应对演唱者的声音的分析，用调谐设施生成和播放与演唱者的声音和谐的和声。

下面参考图6A至8描述存储在HDD17中的歌曲数据的格式。可根据用于检测演唱者的声部或音域的若干参考数据图式及若干和声数据图式将歌曲数据分类成类型I、类型II及类型III。参考图1描述类型I的歌曲数据，参考图2描述类型II的歌曲数据及参考图3描述类型III的歌曲数据。

图6A示出类型I的歌曲数据的格式。歌曲数据包括一个标题、一个伴奏声音记录轨、一个歌词显示数据记录轨、与多种和声数据图式对应的个多和声声部数据记录轨及与多种参考数据图式对应的多个声部分析数据记录轨。标题中包含卡拉OK歌曲的名称、卡拉OK歌曲的种类、卡拉OK歌曲的发行日期、卡拉OK歌曲的演唱时间(长度)等有关卡拉OK歌曲的各种提要数据。伴奏声音数据记录轨中包含合成卡拉OK伴奏声音的一序列数据。特别是伴奏声音数据记录轨中包含主调记录轨、节奏记录轨等并行器乐子记录轨。各子记录轨中包含由音符事件数据及指定各音符事件的时间间隔的持续时间数据组成的序列数据。歌词显示数据记录轨中记录在视频监视器上显示卡拉OK歌曲的歌词的一序列数据。歌曲数据中包含N个和声声部数据记录轨。和声声部数据记录轨中存储表示对应的和声声部的主调线的音高序列数据。存储在和声声部数据记录轨中的音高序列数据包括指令按键或松键及各音符的音高的事件数据的组合。再者，歌曲数据中包含M个声部分析数据记录轨。各声部分析数据记录轨中存储一序列数据。该序列数据也实现为事件数据与持续时间数据的组合，因此声部分析数据记录轨也保持与卡拉OK歌曲演唱同步进行。

图6B与6C展示演唱者的现场声部、和声声部与分析声部之间的关系。图6B示出一个示例，其中的歌曲数据包含若干演唱者的声部1、2与3，以及对应于这些演唱者的声部的若干和声声部1、2与3。为了检测演唱者实际唱出的是演唱者的声部1至3中哪一个，以阈值数据1与2的形式实现声部分析数据。为了检测实际上演唱者正在演唱的声部及为了选择对应的和声配合而评估阈值数据1与2所定义的音域中的哪一个覆盖演唱声音信号。

在图6C中所示的另一示例中，利用多个演唱者的声部原封不动地用于分析数据声部及和声声部两者。如果卡拉OK演唱者唱出多个演唱者声部中的某一个，卡拉OK装置检测出演唱者实际唱出的声部，并选择另一声部作为要演奏的和声声部。

可从图6B与6C中看出，这些示例中的和声数据相对于演唱者的声部并不代表简单的平行第三或第五对等旋律，而是从卡拉OK歌曲的节奏或和谐方面的音乐观点上代表与演唱者的声部完美地配合的独一无二地与演唱者的声部组合的旋律。

图7示出类型II的歌曲数据的示例。歌曲数据中包括一个标题、一个伴奏声音数据记录轨、一个歌词显示数据记录轨、一个和声声部数据记录轨及一个声部分析数据记录轨。标题、伴奏声音数据记录轨及歌词显示数据记录轨是和类型I的歌曲数据相似地构成的。在这一示例中只提供了一个和声声部数据记录轨。和声信号是取决于演唱者实际上正在演唱的声部的音域通过在一定度数(通常为一个音阶)上移位和声声部数据的音高而生成的。根据演唱声音信号与音高分析数据之间的音高差检测出卡拉OK演唱者所唱的声部或音域。和声声部的主调线可以与图6C的情况中的卡拉OK演唱者的声部的主调线相同。

图8示出类型III的歌曲数据的示例。歌曲数据中包括一个标题、一个伴奏声音数据记录轨、一个歌词显示数据记录轨及一个和声声部数据记录轨。标题、伴奏声音数据记录轨及歌词显示数据记录轨与歌曲数据类型I相似地组成。和类型II的歌曲数据一样，移位和声声部数据记录轨中规定的和声主调线的音高来产生和声信号。由于声部分析数据不包含在歌曲数据中，通过将演唱者的声音信号与存储在声部分析器中的固定阈值进行比较而检测出演唱者所唱的声部。移位和声声部数据记录轨的音高使和声信号与检测到的演唱者的声部和谐。

按照本发明的卡拉OK装置支持上述三种类型的歌曲数据中任何一种。按照各歌曲数据类型专用的不同分析方法检测出卡拉OK演唱者所唱的声部，以便将和声声部调谐成与检测到的现场声部或其音域和谐。

图4为卡拉OK装置的详细示意方框图。CPU10通过其系统总线控制整个系统。CPU10连接到一个ROM11、一个RAM12、一个HDD(硬盘驱动器)17、一个ISDN控制器16、一个遥控接收器13、一块显示面板14、一块开关面板15、一个声源18、一个声音数据处理器19、一个效果DSP20、一个字符发生器23、一个LD更换器24、一个显示控制器25及一个声音处理DSP30。

ROM11中存储系统程序、应用程序、一个加载程序及字体数据。系统程序控制系统的基本操作及外围设备与系统之间的数据往来。应用程序中包括外围设备控制程序、序列程序等。在卡拉OK演唱中，CPU10执行各序列程序来按照歌曲数据播放音乐声及视频图象。用加载程序从主站通过ISDN控制器16加载歌曲数据。字体数据用来显示歌词与歌曲名称。存储了诸如“Mincho”与“哥德体”等各种字体作为字体数据。在RAM12中分配一个工作区。HDD17中存储歌曲数据文件。

ISDN控制器16控制通过ISDN网与主站的通信。包含歌曲数据在内的各种数据是从主站下装的。ISDN控制器16提供一个DMA控制器，后者将数据及诸如下装的歌曲数据与应用程序等程序直接写入HDD17中而无需CPU10的控制。

遥控接收器13接收遥控器31发射的红外线控制信号，及解码所接收的控制信号。遥控器31上设置有十键开关及诸如歌曲选择器开关等命令开关。遥控器31发射用对应于用户操作的开关的命令码调制的红外线控制信号。显示面板14设置在卡拉OK装置的正面。显示面板14上显示当前正在播放的卡拉OK歌曲的歌曲代码，保留要播放的若干歌曲等。开关面板15设置在卡拉OK装置的正面操作面板上。开关面板15包含一个歌曲代码输入开关，一个演唱键更换开关等。

声源18由按照CPU10分配的歌曲数据生成伴奏声音的音调发生器构成。声音数据处理器19生成背景合唱声音信号或其它具有对应于包含在歌曲数据中的合唱声音数据的指定长度与音高的其它信号。声音数据由背景合唱声的ADPCM波形或其它声源18难于合成的波形数据构成，并原封不动地数字编码。

麦克风27采集或拾取卡拉OK演唱者的演唱声音信号。将所采集的演唱声音信号通过前置放大器28及A/D转换器29馈送给声音处理器DSP30。除了演唱声音信号，DSP30还接收来自CPU10的声部分析数据及和声声部数据。声音处理DSP30根据输入的声部分析数据检测出卡拉OK演唱者所唱的声部，并生成与演唱者的声部和谐的和声信号。和声信号是通过移位演唱者的声音信号的音高而生成的。将所生成的和声信号馈送给效果DSP20。

效果DSP20接收声源18生成的伴奏声音信号、声音数据处理器19生成的背景合唱声音信号及声音DSP30生成的和声信号。效果DSP20将诸如回响与混响等各种声音效果分配给声音信号。效果DSP20所分配的声音效果的类型与层次是根据包含在歌曲数据的伴奏声音记录轨中的效果控制数据控制的。在D/A转换器21中将分配了效果的伴奏声音与演唱声音信号转换成模拟信号，然后馈送给放大器/扬声器22。放大器/扬声器22播放带放大的输入模拟信号的声音。

字符发生器23生成表示歌曲名称及对应于输入的字符数据的歌词的字符图式。LD更换器24提供包含120种场景的大约五块激光光盘，并能有选择地播放大约120个场景的背景视频图象。LD更换器24接收根据包含在歌曲数据中的种类数据确定的图象选择数据。LD更换器24从120种场景的视频图象中选择一种背景视频图象，并可见地播出该视频图象。将生成的字符图式数据与选中的视频图象数据送到显示控制器25。显示控制器25互相叠加这两种输入数据，然后在视频监视器26上显示合成的图象。

图5展示声音处理DSP30的详细结构。为了生成与演唱声音信号和谐的和声声部的音频信号，声音处理DSP30分析输入的演唱声音信号。图5中，用方框示出声音处理DSP30的功能。这些功能实际上是由DSP的微程序实现的。

将通过A/D转换器29提供的演唱声音信号馈送给一个音高检测器40、一个音节检测器42及一个音高移位器43。音高检测器40检测输入演唱声音信号的音高或频率。音节检测器42检测包含在输入演唱声音信号中的各个音节。音节是通过根据辅音与元音的语音学特征判定辅音与元音而检测出的。音高移位器43移位输入演唱声音信号的音高来生成与输入演唱声音信号和谐的和声信号。从而，通过一条声道原封不动地输出采集的卡拉OK演唱者的声音，并且还由声音处理DSP30移位音高，而与伴奏声音信号平行地转换成与演唱者的声音和谐的和声信号。

将音高检测器40检测到的音高信息馈送给声部分析器41及音高移动控制器46。声部分析器41接收关于歌曲数据类型(I至III)的参考信息及声部分析数据。声部分析器41根据歌曲数据类型信息及音高检测器40检测到的音高信息分析与检测卡拉OK演唱者所唱的卡拉OK歌曲的声部。稍后详细描述声部分析方法。

将声部分析器41的声部分析结果反馈给CPU10，然后馈送给音高移位控制器46。如果是类型I的歌曲数据，CPU10选择和声声部数据记录轨之一，并将选中的和声声部数据传送给包含在声音处理DSP30中的和声声部寄存器44。如果是类型II或III的歌曲数据，只存储了一个和声声部数据记录轨，因此将该唯一记录轨的和声声部数据送至声音处理DSP30的和声声部寄存器44。

根据指针生成器45生成的地址指针读出存储在和声声部寄存器44中的和声声部数据，然后馈送给音高移位控制器46。指针生成器45响应音节检测器42生成的音节信息增量地址指针。从而，和声声部的主调线并不与恒定的节拍时钟同步进行，而是与卡拉OK演唱者的演唱的实际节拍同步进行，从而即使演唱者的演唱越出恒定的节拍，所生成的和声声部也能与演唱者的声部很好地同步。

为了生成与输入的演唱声及伴奏声和谐的和声信号，音高移位控制器46根据检测到的输入演唱声音信号的音高与音域以及从和声声部寄存器44中读出的和声声部数据，计算要作用在输入演唱声音信号的音高移位置。将音高移位控制器46计算的音高移位量作为音高移位控制数据馈送给音高移位器43。音高移位器43按照输入的音高移位控制数据移位所采集的演唱声音信号的音高。假定演唱者在正常的音高上唱歌，音高移位后的声音信号与演唱声音信号及伴奏声音信号便能十分和谐。将经过音高移位的声音信号送至效果DSP20。

下面相对于各歌曲数据类型I至III说明声部分析方法及音高移位计算方法。如果是图6A-6C中所示的类型I歌曲数据，将多种声部分析数据分配给声部分析器41。声部分析器41按照定义不同音域的阈值的声部分析数据分析唱声音信号的音域。根据分析结果，选择与检测到的音域对应的一个和声声部。将声部分析结果送至CPU10。取决于声部分析结果，CPU10从和声声部数据记录轨中选出一个和声声部，读出所选中的和声声部，并将其送至和声声部寄存器44。对于类型I的歌曲数据，最佳和声声部是从多个和声声部数据记录轨中选出的。选中的和声声部数据表示和声主调线的一序列绝对音高数据。为了将演唱声音信号移位到选中的和声声部的绝对音高上，音高移位控制器46计算演唱声与和声主调线之间的音高差来确定作用在演唱声信号上的音高移位量。在以上的说明中，假定声部分析数据是作为图6B中所示的阈值数据存储的。然而，如果声部分析数据是作为多种和声旋律数据存储的，便有可能检测哪一种声部旋律数据与演唱声音信号符号合，及有可能生成所选中的旋律声部以外的和声声部。声部分析器41连续地分析演唱声的声部或音域，因此即使演唱者在演唱中途改变他/她的主调声部，和声声部也能切换。

对于图7中所示的类型II的歌曲数据，声部分析器41计算声部分析数据与演唱声音信号之间的音高差。根据计算出的音高差确定要作用在和声声部上的音高移位调整。将导出的音高移位调整作为声部分析结果给予音高移位控制器46。和声数据寄存器44中存储为该歌曲准备的唯一和声声部数据。根据指针生成器45馈送来的地址指针将存储在和声声部寄存器44中的和声声部数据分配给音高移位控制器46。音高移位控制器46根据演唱声音信号与和声声部数据之间的音高差并根据声部分析部41分配的音高移位调整，生成最终的音高移位信息。将最终音高移位信息馈送给音高移位器43。用这种和声声部处理，即使在演唱者在他/她的音域内将其主调声部变调一个音阶来演唱时，和声声部也能适应音域的变调，并能在足够的音域中生成一个最佳的和声。

对于图8中所示的类型III歌曲数据，歌曲数据中并不包含声部分析数据。对于类型III的歌曲数据，声部分析器41用三个固定的阈值数据来分析演唱者的音域，它们是男声最高阈值、女声最低阈值及歌曲顶点阈值。在歌曲开始时，将演唱者的声音信号与歌曲顶点阈值比较。在这一比较中，如果演唱者的声音信号的音高高于歌曲顶点阈值，便探测出演唱者为女性。如果探测到演唱者为女性，便将和声声部的绝对音高移位到女声或男声音域中。具体地，如果需要同一性别的和声便将和声声部移位到女声音域中，或者如果需要相反性别的和声，便移位到男声音域中。反之，如果演唱者的声音信号低于歌曲顶点阈值则探测出演唱者为男性。类似于上述女性演唱者的情况，将和声声部的音高移位到男声或女声音域中。

效果DSP20不仅可加上诸如混响等典型的效果，也能加上诸如共振峰转换等一定的特殊效果。

如上所述，本发明的卡拉OK装置根据包含在歌曲数据中的和声声部数据记录轨的数目及参考数据记录轨的数目进行声部分析来生成和声信号。从而，能为各种类型的歌曲数据生成一个最佳的和声。

如上面所示，按照本发明的第一方面，连续地分析现场演唱声的音域来调谐对应的和声，因此有可能生成与卡拉OK演唱声十分和谐的最佳和声。按照本发明的第二方面，不仅只通过移位演唱声，还通过选择多种和声声部数据中的最佳一种，而为所有的声音音域生成最佳的和声。按照本发明的第三方面，即使演唱声升高或降低了一个音阶，也能相应地移位和声的频率，因此有可能在演唱声与声之间保持最佳的音高间隔。按照本发明的第四方面，演唱声的音域是根据与卡拉OK演唱同步变化的频率阈值数据检测的。从而，便有可能互相独立地进行和声声部控制与演唱声的声部分析，从而能够不依赖于演唱声的主调生成与演唱声完全不同的和声。再者，假定演唱声属于阈值所定义的范围，即使演唱走调时也能检测到演唱声的声部。

Claims (20)

1、一种构造成演奏伴随现场声部的卡拉OK伴奏声部及卡拉OK和声声部的卡拉OK装置，包括：

一个拾音装置，采集现场声部的演唱声；

一个检测器装置，分析采集的演唱声以检测现场声部实际演唱的音域；

一个和声发生器装置，根据检测到的音域生成卡拉OK和声声部的和声，使得卡拉OK和声声部与现场声部和谐；以及

一个音调发生器装置，与卡拉OK和声声部平行地生成卡拉OK伴奏声部的器乐音调。

2、按照权利要求1的卡拉OK装置，其中该和声发生器装置包括存储装置，用于存储与多个不同地记录在卡拉OK和声声部中的多条主调线对应的多种和声数据图式；选择装置，用于按照检测到的演唱声的音域选择和声数据图式之一；以及发生装置，用于按照选中的和声数据图式沿对应的主调线生成和声。

3、按照权利要求2的卡拉OK装置，其中该选择装置包括用于选择对应于具有与所检测到的演唱声的音域对等的音域的主调线的一种和声数据图式的装置。

4、按照权利要求1的卡拉OK装置，其中该和声发生器装置包括存储装置，用于存储表示定义卡拉OK和声声部的一序列音符的和声数据图式；移位装置，用于按照检测到的演唱声的音域移位该音符序列的音高，借此调谐和声数据图式；以及发生装置，用于按照经过调谐的和声数据图式生成和声。

5、按照权利要求4的卡拉OK装置，其中该发生装置包括用于按照经过调谐的和声数据图式修正采集的演唱声的音高以生成来源于演唱声的和声的装置。

6、按照权利要求1的卡拉OK装置，其中该和声发生器装置包括用于按照检测到的音域修正采集的演唱声的音高以生成和声的装置。

7、按照权利要求1的卡拉OK装置，其中该和声发生器装置包括用于生成具有与检测到的演唱声的音域相差一个音阶的音域的和声的装置。

8、按照权利要求1的卡拉OK装置，其中该检测装置包括比较装置，用于将所采集的演唱声的音高与在现场声部的范围内定义不同音域的参考数据进行比较，以便确定所采集的演唱声属于的一个音域。

9、按照权利要求8的卡拉OK装置，其中该检测器装置还包括供给装置，用于与卡拉OK伴奏声部的进行同步地顺序提供参考数据，以便连续地检测所采集的演唱声的音域，借此在整个卡拉OK伴奏声部的进行中初始保持卡拉OK和声声部与现场声部和谐。

10、按照权利要求8的卡拉OK装置，其中该检测器装置还包括供给装置，用于在卡拉OK伴奏声部开始时初始提供参考数据，以便快速检测采集的演唱声的音域。

11、一种演奏伴随现场声部的卡拉OK伴奏声部及卡拉OK和声声部的方法，包括下述步骤：

采集现场声部的演唱声；

分析采集的演唱声以检测现场声部实际演唱的音域；

按照检测到的音域生成卡拉OK和声声部的和声，从而使卡拉OK和声声部与现场声部和谐；以及

与卡拉OK和声声部平行生成卡拉OK伴奏声部的器乐音调。

12、按照权利要求11的方法，其中生成和声的步骤包括下述步骤：存储与不同地记录在卡拉OK和声声部中的多条主调线对应的多种和声数据图式；按照检测到的演唱声的音域选择和声数据图式之一；以及按照选中的和声数据图式沿对应的主调线生成和声。

13、按照权利要求12的方法，其中的选择步骤包括选择对应于具有与检测到的演唱声的音域对等的音域的主调线的一种和声数据图式。

14、按照权利要求11的方法，其中的生成和声的步骤包括下述步骤：存储表示一序列定义卡拉OK和声声部的音符和声数据图式；按照检测到的演唱声的音域移位该音符序列的音高借此调谐和声数据图式；以及按照经过调谐的和声数据图式生成和声。

15、按照权利要求14的方法，其中的生成和声的步骤包括按照经过调谐的和声数据图式修正所采集的演唱声的音高，从而生成来源于演唱声的和声。

16、按照权利要求11的方法，其中的生成和声的步骤包括根据检测到的音域修正所采集的演唱声的音高以生成和声。

17、按照权利要求11的方法，其中的生成和声的步骤包括生成具有与检测到的演唱声的音域相差一个音阶的音域的和声。

18、按照权利要求11的方法，其中的分析所采集的演唱声的步骤包括将采集的演唱声的音高与现场声部的范围内定义不同音域的参考数据进行比较以便确定采集的演唱声所属的一个音域。

19、按照权利要求18的方法，其中的分析所采集的演唱声的步骤还包括与卡拉OK伴奏声部的进行同步地顺序提供参考数据，以便连续地检测采集的演唱声的音域，借此使卡拉OK和声声部在整个卡拉OK伴奏声部的进行中始终保持与现场声部和谐。

20、按照权利要求18的方法，其中的分析所采集的演唱声的步骤还包括在卡拉OK伴奏声部开始时初始提供参考数据，以便快速检测采集的演唱声的音域。

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