CN1750117A

CN1750117A - 伴唱机歌曲搜索系统及其旋律数据库构成方法

Info

Publication number: CN1750117A
Application number: CN 200410051524
Authority: CN
Inventors: 裵素影; 宋政珉; 尹庆老
Original assignee: LG Electronics Huizhou Co Ltd
Current assignee: LG Electronics Huizhou Co Ltd
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2006-03-22

Abstract

本发明涉及一种伴唱机歌曲搜索系统及其旋律数据库构成方法，包括：针对伴唱机使用的音乐文件，从指定的轨迹中提取导向旋律；将上述提取到的导向旋律作为该旋律信息以及音乐文件的附加信息，构成导向旋律特征信息；然后将上述导向旋律特征信息保存在数据库中；用户对部分旋律的咨询内容，与上述数据库中的导向旋律特征信息作比较，以此搜索用户选取的歌曲，并输出其搜索结果。通过本发明，能够利用搜索者的哼唱等语音输入旋律在伴唱机里搜索相关歌曲。

Description

伴唱机歌曲搜索系统及其旋律数据库构成方法

(1)技术领域

本发明中涉及到的是能够利用哼唱等语音输入旋律在伴唱机里搜索相关歌曲的一种伴唱机歌曲搜索系统及其旋律数据库构成方法。

(2)背景技术

搜索电影、相片、音乐等多媒体数据的方法中，有利用追加到该多媒体中的制作者信息、标题、生成日期等参考信息进行搜索的方法和以多媒体内容为基础进行搜索的方法。

但，电子方式的搜索方法，无法充分反映用户的搜索意图。例如，要搜索蓝天碧海的风景照时，如果没有对该相片的参考信息，就无法进行搜索。不过，后者搜索方法中，将通过影像处理手法从相片自动提取到的信息-颜色信息，作为搜索该相片的特征信息保存，然后用户以影像调色板或者相似的其他相片作为咨询内容，对从咨询内容提取到的特征信息和搜索对象内容的特征信息相互比较；通过上述过程搜索到所需的相片。

当用户搜索多媒体时，利用该多媒体内容性信息进行搜索，就可以根据用户的搜索意图，更加准确、方便地进行搜索。事实上，现在技术的应用中，用户已经可以利用多媒体的标题、作者等信息进行搜索；另外还有很多内容可作为搜索信息；例如，搜索动影像时，可以利用动向、颜色信息，搜索相片时，可以利用颜色、形状信息，搜索音乐时，则可以利用音乐速度、氛围信息等。这些内容性信息，可以由多媒体作者直接输入，或者自动提取相关信息并构筑适用于搜索的数据库。

上述说明的多媒体搜索中，以音乐为内容基础进行搜索时，如果能利用参考信息(标题、演奏者、作曲者、发行时间等)之外的内容性咨询信息，其搜索更加贴近用户的搜索意图。每当我们欣赏完音乐，就会对感想或者旋律、曲速等留下一些印象，这些印象内容比音乐的参考信息更加容易记忆、更加长久。因此，搜索音乐时，利用这些内容性信息进行搜索，或许更加有效。利用内容搜索音乐的方法，根据其咨询种类大致可分以下4种。

1、旋律咨询输入方式的音乐搜索

该方法中，用户可以通过麦克风输入音乐的旋律，并通过该旋律搜索与之相关的音乐。

2、音乐形式搜索

该方法中，通过输入所需形式的音乐样曲，或者调整输入规定相应音乐形式的几种变数，并通过上述方法搜索符合所需音乐形式的音乐。

3、曲速搜索

该方法中，通过数值输入用户所需的曲速，以此搜索相应曲速的音乐。

4、样曲输入搜索

该方法中，通过输入已保存音乐文件或者通过麦克风输入正在演奏的音乐，通过上述方法从数据库中搜索与之相同的音乐。

下面对上述音乐数据搜索方法中，利用旋律咨询输入进行音乐搜索的方法进行说明。

各种音乐要素中，旋律是让用户最容易记住的要素。通过音频媒体听过的音乐，很容易记住其中主要部分的旋律。利用这种特性的搜索方法就是旋律咨询输入音乐搜索方法；用户可以通过麦克风或者键盘等输入装置，以哼唱或者轻唱的方式将记忆中的部分旋律输入进去，并从数据库中搜索与输入旋律相应的音乐，然后显示其搜索结果。

这种旋律咨询输入式音乐搜索技术的特征是，其音乐数据的旋律特征以采用手动(菜单)索引(indexing)方式的数据库为对象。就是说，有关原有音乐的乐谱信息、音调、长度等已经事先构成了菜单式索引。另外，哼唱咨询中，对通过麦克风输入的信号进行分析，并且自动提取/搜索音调、长度等信息；这些信息也可以通过键盘输入，进行搜索。因此，这种旋律匹配成为了测试匹配等模式匹配问题，并且能够有效搜索到这些问题的方法也相继开发出来了。

适用于旋律匹配的方法如下：记号表现形式的旋律咨询和音乐之间进行模式匹配的过程中，导入了利用适用于普通测试搜索中的模式内容性信息进行匹配的方法，以此提取/搜索旋律记号列的音乐内容信息。

其他方法还有以下几种：以计算机音乐表现标准形态的MIDI格式为基础，进行模式匹配的方法；以旋律为基础，计算两个MIDE文件类似度的方法；从MIDI文件中提取旋律模式、节奏模式、代码模式，并进行模式匹配的方法。另外，还有适用于上述旋律匹配的MIDI文件表现方法。

除此之外，还有以下几种适用于上述旋律匹配的方法：从声音输入中提取旋律要素的方法；匹配MIDI文件和哼唱时使用的匹配方法；通过以连续性音节之间的差异表现旋律的方法，表现旋律轮廓线以及进行匹配的方法。

前面所讲述的，以旋律咨询为基础的音乐搜索技术，还可以应用到伴唱系统，即，卡拉OK(KARAOKE)系统中。上述旋律咨询输入为基础的歌曲搜索技术应用到伴唱系统时，主要采用旋律咨询输入为基础的歌曲搜索系统内设在伴唱机中的形态。

现有的伴唱机中，用户为了选取要唱的歌曲，必须要利用书本形式的菜单。通常书本形态的选曲用歌曲目录以歌曲名称为拟订依据，即使有分类，在其分类范围内，还是要利用歌曲名称选择自己要唱的歌曲；并且要利用键盘或者遥控器等用户界面，将选曲的编号输入到伴唱机中。

就是说，利用现有的练歌房系统要唱歌时，要输入歌曲编号才能选择到要唱的歌曲。这种现有方法，不仅要翻阅歌曲目录，而且如果不知道曲目就无法进行选取。如果能够通过麦克风等输入装置直接输入用户哼出来的部分旋律，并且通过上述方法搜索到歌曲，就会解决现有技术中的种种问题。通过哼唱搜索歌曲时，大部分的用户倾向于哼唱记忆中的部分导向旋律，因此在哼唱旋律输入和音乐文件中，可以通过导向旋律的匹配搜索相关音乐。为了音乐搜索，事先从音乐文件中提取出导向旋律构成旋律数据库，不仅可以提高搜索的准确性，而且还可以缩小其搜索时间。

(3)发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中的种种问题，提供一种能够通过用户输入的哼唱旋律，搜索歌曲的伴唱机歌曲搜索系统及其旋律数据库构成方法。

其中包括以下内容：为了以旋律咨询输入为基础搜索到歌曲，要从MIDI形态的音乐文件中提取相关旋律，在伴唱系统中形成旋律数据库的方法；利用上述旋律数据库，搜索歌曲的伴唱系统。

本发明的其他目的是要提供如下内容：在伴唱机歌曲搜索系统中，通过麦克风以哼唱形式输入的部分旋律为基础进行选曲时，从保存在伴唱系统光盘等保存载体中的MIDI形态音乐文件中，形成旋律数据库的方法；利用上述旋律数据库，搜索歌曲的伴唱系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种伴唱机歌曲搜索系统的旋律数据库构成方法，步骤一，针对适用于伴唱系统的音乐文件，从指定轨道中提取导向旋律；步骤二，将上述导向旋律作为对该旋律信息以及音乐文件的附加信息，以此形成导向旋律特征信息；步骤三，将上述导向旋律特征信息保存为数据库。

另外，本发明中伴唱机歌曲搜索系统包括：从适用于伴唱系统的音乐文件中提取导向旋律，构成导向旋律数据库的旋律数据库构成装置；保存上述导向旋律特征信息的导向旋律数据库；从用户语音输入的导向旋律中提取旋律特征的旋律咨询特征提取装置；上述提取到的用户输入导向旋律特征信息和数据库中的导向旋律特征信息做比较，并搜索以及输出相应歌曲的搜索装置。

本发明的效果：

本发明提供的伴唱机歌曲搜索系统及其旋律数据库构成方法，能够在伴唱机中以用户哼唱等方式输入的部分旋律为导向，进行歌曲搜索。

本发明在伴唱机中，以用户哼唱等方式输入的部分旋律为导向旋律搜索歌曲；为此，要从MIDI文件的指定轨道中提取旋律，并且通过被提取旋律特征信息的适当表现，构成数据库；最终实现以导向旋律咨询为基础进行歌曲搜索的目的。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

(4)附图说明

图1是本发明中的旋律数据库构成的模块图。

图2以及图3是本发明中重复音删除方法的标示图。

图4是本发明中的旋律数据库保存格式的显示图。

图5是本发明中的旋律数据库构造的显示图。

图6是本发明中伴唱系统第1实施例模块图。

图7是本发明中伴唱系统第2实施例模块图。

(5)具体实施方式

下面参照附图，对本发明的伴唱机歌曲搜索系统及其旋律数据库构成方法的构成以及操作进行详细说明。

根据上述说明，我们可以明确以旋律咨询为基础的音乐搜索技术完全可以应用到伴唱鸡中。应用到伴唱机时，旋律咨询输入式音乐搜索运算系统采用硬件形式，并且设置在伴唱系统的内部；这时，用户利用伴唱机上的麦克风输入哼唱旋律，伴唱机内部具备旋律咨询式音乐搜索功能的装置就会对上述哼唱旋律进行分析，并利用到搜索中，然后把该结果传送到伴唱机上的显示装置中；接着，用户可以利用伴唱机上的遥控器或者键盘等用户界面，从上述显示装置显示的搜索结果中选择所需的歌曲。

本发明提示了以下内容的歌曲搜索系统：在练歌房系统中，以通过麦克风输入的部分哼唱旋律为基础进行选曲时，从保存在练歌房系统光盘等保存载体中的MIDI形态音乐文件中，自动提取主要旋律，并以该旋律为基础形成旋律数据库；然后利用上述导向旋律数据库搜索歌曲。

首先，参照图1对旋律数据库构成方法进行说明。

旋律数据库的构成如图1所示，其中包括对MIDI文件进行解码的MIDI解码装置11、在指定轨道中提取重要旋律的旋律提取装置12、变换旋律特征信息的旋律特征信息转换装置13；另外，已形成的旋律特征信息则保存在旋律数据库(DB)14中。

首先，对进代码形态的MIDI文件(MIDI file)进行解码处理，并分离每个轨道信息。每个轨道中保存有一种乐器的演奏信息，而且各轨道的演奏信息以事件信息(Event message)、元事件信息(Meta event message)、系统独有信息(System exclusive message)的形态保存；在这种演奏信息中，构成旋律的音调信息保存在事件信息中。因此，以上述轨道的演奏信息为基础，按各自轨道提取旋律信息，可以构成相关目录。

练歌房系统中，作为音源使用的MIDI文件所指的是，保存在固有轨道中的主要旋律。就是说，特定练歌房系统中，规定导向旋律要保存在指定轨道中。因此，特定练歌房系统中追加旋律为基础的选曲功能时，可以利用上述信息。

保存在MIDI形态音乐文件各轨道中的旋律信息中，如果只提取指定轨道内的导向旋律信息，可以减少用于主要旋律轨道之外的轨道中提取的旋律和哼唱旋律之间类似度测定的费用，而且还可以缩短搜索时间。

如果指定旋律轨道，就可以从指定的轨道中提取导向旋律，并且将提取到的导向旋律转换成能够保存在旋律特征数据库中的旋律特征形态后，再进行保存；这时，执行构成重要旋律特征信息的操作。所谓特征信息的构成，是通过对同时音的处理和对重叠音的处理，在一点以一个音构成导向旋律的操作过程。

在这过程中，如图2以及图3一样，一个轨道上的旋律有时候也会同时存在多数个音。

这时，如果要提取导向旋律，就要从同时发生的多数个音中，只选取一个音。首先，要除去音调明显低的音；这是因为，重要的音会比其他音其音调更大一些。然后，要除去同时或者部分重复发生的同时音。

图2中所标示的就是除去同时发生2个音的过程图。同时发生多数个音时，大部分人会将最高的音记为旋律。因此，同时发生时，要把较高的音选定为导向旋律。如图2所示，同时发生N11、N12，并且在其中选取高音N11作为导向旋律；同样，同时发生N21、N22，并且在其中选取高音N21作为导向旋律；同时发生N31、N32，并且在其中选取高音N31作为导向旋律。通过上述过程，用一点一个音(N11、N21、N31)的形式构成了导向旋律。

图3是部分重叠音处理方法的标示图。在一个音的中间有另外一个音开始时，要调整先开始音的长度刚好在下一个音的起点结束。例如，N1音的部分区间(N1s-N1e)重叠于N2音的区间(N2s-N2e)，N2音的部分区间重叠于N3音的区间(N3s-N3e)时，其处理方法如下：将先开始音N1的长度调整为，N1s-N1e中其他音N2开始的起点(N2s)为止(即，N1s-N1e`)；用同样的方法，将N2音的长度从原来的N2s-N2e调整为N2s-N2e`。

通过上述过程，就可以提取出一点只由一个音形成导向旋律信息。

上述形成旋律的各音信息(Note_Info)表现为开始时间(StartTime)、音持续时间(Duration)、音调(Note)、音强(Velocity)。

就是说，Note_Info＝{StartTime，Duration，Note，Velocity}

通过上述过程提取到的导向旋律信息，如图4一样转换成适合匹配的形态，并保存于数据库中。例如，关于两个相邻音节的信息，可以转换成相对值，再表现为旋律。作为保存到数据库的旋律形态，使用音调和音长信息时，可以将音调(NI)转换成两个音节音调之间的差异、以及将音长(RI)转换成两个音节音长之间的比，再进行保存。

就是说，NIi＝Notei-1-Notei，NI0＝0，RDi＝Durationi-1/Durationi，RD0＝1

另外，如果导向旋律两个音之间的发生时间间隔超过一定音节时，用户很难连续性地输入咨询。因此，如图4所示，要考虑相邻两个音之间的时间，而且将休止信息插入到导向旋律中，以此可以提高匹配的准确性。

具有前面所讲述结构的导向旋律特征信息表现为导向旋律信息和附加信息的形态，并且保存在数据库中。

就是说，最终保存到旋律数据库的旋律数据形态如图5所示。作为一种旋律数据库的唱片，由适用于MIDI文件的播放或者选取的歌曲索引信息以及适用于匹配的旋律信息构成。另外，旋律信息则由构成旋律的音差和音长比要素的音节个数和各要素组成。

构成旋律数据库的系统，事先通过PC等设备，与MIDI文件一同保存在保存载体中，或者制作练歌房设备时，将歌曲数据库(MIDI文件)内设于伴唱机中。通过PC等设备事先形成的旋律数据库，与练歌房设备的MIDI文件一同保存后，在设备初始化过程时，装载到伴唱机内部保存装置(存储器)中，并且在匹配过程时，应用为输入数据。

图6是本发明中伴唱系统第1实施例模块图。图6是构成旋律数据库的系统内设于伴唱机时的实施例显示图。如图6所示，由以下几个部件组成了伴唱系统：伴唱机20中保存MIDI文件的MIDI文件数据库21；从上述MIDI文件中提取旋律特征信息，并构成导向旋律特征数据库的旋律数据库构成装置22；保存上述导向旋律数据的导向旋律数据库23；接收旋律咨询后，从上述导向旋律数据库23中搜索相应歌曲的旋律咨询式搜索装置24；提取用户输入咨询旋律的特征，并传达至上述搜索装置的咨询旋律特征提取装置25；可操作伴唱机的用户界面26；显示选曲状态或者歌词等信息的显示装置27；适用于用户语音信号输入的麦克风29；输出播放歌曲的音响28。

在图6中，旋律数据库构成装置22根据图1中的旋律数据库构成方法，从MIDI文件中提取导向旋律，然后变换其特征信息，并保存到导向旋律数据库23中。用户利用麦克风29，以哼唱等方式进行输入的导向旋律，在咨询旋律特征提取装置25中，被提取特征信息，并传达至旋律咨询式搜索装置24。旋律咨询式搜索装置24对用户咨询旋律特征信息和上述导向旋律数据库23的特征信息进行比较，以此搜索用户要选择的歌曲是什么样的歌曲；然后通过显示装置27输出该搜索结果。通过显示装置27显示的搜索结果，采用曲目等目录形态；用户可以通过界面26选择所需的曲目，进行播放以及输出。

图7是本发明中伴唱系统第2实施例模块图。图7是构成寻率数据库的系统与伴唱机形成物理性独立结构的实施例显示图。例如，可搭载在PC30中。这时，PC30中可搭载以下几个部件：保存有MIDI文件的MIDI文件数据库31；从上述MIDI文件中提取旋律特征信息，构成导向旋律特征数据库的旋律数据库构成装置32；保存上述导向旋律数据的导向旋律数据库33。另外，在图7中，旋律数据库构成装置32根据图1中的旋律数据库构成方法，从MIDI文件中提取导向旋律，并将该特征信息变换后，保存到导向旋律数据库33中。

保存在上述导向旋律数据库33中的导向旋律特征信息，利用保存载体或者传送手段(有线连接或者无线连接)传达至伴唱机20中，并且保存在伴唱机20的导向旋律数据库23中。

由用户利用麦克风29，以哼唱等方式进行输入的导向旋律，在咨询旋律特征提取装置25中被提取该特征信息后，再传达至旋律咨询式搜索装置24。旋律咨询式搜索装置24对用户咨询旋律特征信息和上述数据库23的特征信息进行比较，以此搜索用户要选择的歌曲是什么样的歌曲；然后通过显示装置27输出该搜索结果。通过显示装置27显示的搜索结果，采用曲目等目录形态；用户可以通过界面26选择所需的曲目，进行播放以及输出。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims

1、一种伴唱机歌曲搜索系统的旋律数据库构成方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，针对适用于伴唱系统的音乐文件，从指定轨道中提取导向旋律；

步骤二，将上述导向旋律作为对该旋律信息以及音乐文件的附加信息，以此形成导向旋律特征信息；

步骤三，将上述导向旋律特征信息保存为数据库。

2、如权利要求1所述的伴唱机歌曲搜索系统的旋律数据库构成方法，其特征在于：

所述的附加信息中包括与实际相应音乐文件有联系的音乐文件名称或者歌曲编号、显示旋律中的音节个数的音节个数信息。

3、如权利要求1所述的伴唱机歌曲搜索系统的旋律数据库构成方法，其特征在于：

所述的导向旋律信息中至少要包括音调信息或者音持续时间信息。

4、如权利要求1所述的伴唱机歌曲搜索系统的旋律数据库构成方法，其特征在于：

所述的导向旋律信息，至少表现为相邻音之间的音调差异或者相邻音之间的持续时间比例。

5、如权利要求1所述的伴唱机歌曲搜索系统的旋律数据库构成方法，其特征在于：

为了提取所述的导向旋律，从音乐文件的轨道中提取音调、音长、音强、相关音的开始时间信息，以此构成所述的导向旋律。

6、如权利要求1所述的伴唱机歌曲搜索系统的旋律数据库构成方法，其特征在于：

为了提取所述的导向旋律，从音乐文件的轨道中提取音调、音长、音强、相关音的开始时间信息；并且，一个轨道中发生同时音或者多数个音部分重叠时，休整相应部分的旋律，以此形成一点一音形式的所述的导向旋律。

7、如权利要求1所述的伴唱机歌曲搜索系统的旋律数据库构成方法，其特征在于：

为了提取所述的导向旋律，从音乐文件的轨道中提取音调、音长、音强、相关音的开始时间信息；并且，一个轨道上发生同时音时，如果两个音之间的音强差异比较大，那么就除去音强比较小的音；如果两个音之间的音强差异不大，就选取最高音，构成所述的导向旋律。

8、如权利要求1所述的伴唱机歌曲搜索系统的旋律数据库构成方法，其特征在于：

为了提取所述的导向旋律，从音乐文件的轨道中提取音调、音长、音强、相关音的开始时间信息；并且，一个轨道上有多数个音部分重叠，将首先发生音的结束点修改为后发生音的开始点，以此构成所述的导向旋律。

9、如权利要求1所述的伴唱机歌曲搜索系统的旋律数据库构成方法，其特征在于：

所述的导向旋律两个音之间的发生时间间隔超过一定音节，将休止信息插入到导向旋律中。

10、一种如权利要求1所述的的伴唱机歌曲搜索系统的旋律数据库构成方法的伴唱机歌曲搜索系统，其特征在于包括以下几个部件：

从适用于伴唱系统的音乐文件中提取导向旋律，构成导向旋律数据库的旋律数据库构成装置；

保存所述的导向旋律特征信息的导向旋律数据库；

从用户语音输入的导向旋律中提取旋律特征的旋律咨询特征提取装置；

将所述的提取到的用户输入导向旋律特征信息和数据库中的导向旋律特征信息作比较，并搜索以及输出相应歌曲的搜索装置。

11、如权利要求10所述的伴唱机歌曲搜索系统，其特征在于所述的导向旋律数据库构成装置由以下几个部件组成：

对音乐文件进行解码的解码装置；

从所述的已解码音乐文件的指定轨道中提取旋律的指定轨道旋律提取装置；

将所述的已提取的导向旋律表现为该旋律信息以及音乐文件的附加信息，并构成导向旋律特征信息的旋律特征信息生成装置。

12、如权利要求10所述，还包括以下内容的伴唱机歌曲搜索系统：上述导向旋律数据库构成装置，与上述数据库以及搜索装置一同内置于伴唱机内部。

13、如权利要求10所述的伴唱机歌曲搜索系统，其特征在于还包括：

所述的导向旋律数据库构成装置，作为与所述的搜索装置不同的要素，独立于伴唱机；

将所述的导向旋律数据库构成装置形成的导向旋律数据库，输入到所述的伴唱机的保存装置或者传送装置。