KR100612927B1

KR100612927B1 - 음정의 정확도 검출 기능을 가지는 노래 연습기 및 그 방법

Info

Publication number: KR100612927B1
Application number: KR1020040078341A
Authority: KR
Inventors: 김성규
Original assignee: 김성규
Priority date: 2004-10-01
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2006-08-14
Also published as: KR20060029415A

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은, 음정의 정확도 검출 기능을 가지는 노래 연습기 및 그 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은, 오디오 데이터를 출력함에 따라 사용자로부터 입력받은 음성에서 주파수를 추출한 후 오디오 데이터에 포함되어 있는 해당 멜로디 데이터의 주파수와 비교하여 음정의 정확도를 검출함으로써, 정확한 부분/전체 점수를 산출할 수 있고, 멜로디나 반주 및 가수의 음정을 자동으로 조절할 수 있도록 하기 위한, 음정의 정확도 검출 기능을 가지는 노래 연습기 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 음정의 정확도 검출 기능을 가지는 노래 연습기에 있어서, 멜로디 데이터를 포함하는 오디오 데이터 그리고 상기 오디오 데이터에 상응하는 선곡번호 및 영상 데이터를 저장하고 있는 저장 수단; 선곡번호를 입력받기 위한 키입력 수단; 제어 수단의 제어에 따라 상기 저장 수단에 저장되어 있는 영상 데이터를 디스플레이하기 위한 디스플레이 수단; 오디오 신호를 입력받기 위한 오디오 신호 입력 수단; 상기 오디오 신호 입력 수단을 통해 입력받은 오디오 신호에서 사용자의 음성 주파수를 추출하기 위한 음성 주파수 추출 수단; 및 음의 지속시간 정보(duration)를 이용하여 음성 입력 시점에서 음성 입력 여부를 판단하고, 음성 입력 시점에 입력된 사용자의 음성에서 추출된 주파수와 상기 오디오 데이터에 포함되어 있는 해당 멜로디 데이터의 '주파수 변환된 음의 높이 정보(note)'를 비교하여 음정의 정확도를 검출하기 위한 상기 제어 수단을 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 노래 연습기 등에 이용됨.

노래 연습기, 오디오 데이터, 멜로디 데이터의 주파수, 음성 주파수, 음정의 정확도

Description

음정의 정확도 검출 기능을 가지는 노래 연습기 및 그 방법{Pitch control apparatus and method for detecting pitch accuracy}

도 1 은 본 발명에 따른 음정의 정확도 검출 기능을 가지는 노래 연습기의 일실시예 구성도,

도 2 는 본 발명에 따른 노래 연습기에서 음정의 정확도 검출 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 저장부 12 : 키입력부

13 : 디스플레이부 14 : 오디오 신호 입력부

15 : 음성 주파수 추출부 16 : 오디오 신호 출력부

17 : 제어부

본 발명은 음정의 정확도 검출 기능을 가지는 노래 연습기 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오디오 데이터를 출력함에 따라 사용자로부터 입력받은 음성에서 주파수를 추출한 후 오디오 데이터에 포함되어 있는 해당 멜로디 데이터의 주파수와 비교하여 음정의 정확도를 검출하기 위한, 음정의 정확도 검출 기능을 가지는 노래 연습기 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 멜로디(주파수 대역이 100 ~ 6000Hz)란 가수의 음성을 악기의 소리로 표현한 음을 의미하고, 반주(주파수 대역이 20 ~ 20000Hz)는 멜로디와 가수의 음성을 제외한 여러 가지 소리를 의미하며, 음악(주파수 대역이 20 ~ 20000Hz)은 멜로디, 반주, 코러스 및 가수의 음성을 포함하는 소리를 의미한다.

또한, 본 발명에서 오디오 데이터는 멜로디 데이터와 반주 데이터를 포함한 AC3(Audio Codec code 3), ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation), PCM(Pulse Code Modulation), MP3(MPEG Audio Layer-3), 미디(MIDI : Musical Instrument Digital Interface) 등과 같은 오디오 형식의 데이터를 의미한다.

일반적으로, 임의의 주파수에서 한 옥타브 위의 주파수는 그 주파수의 약 2배가 되고, 한 옥타브 아래의 주파수는 그 주파수의 약 1/2배가 된다.

즉, 한 옥타브가 12개의 음으로 이루어져 있으므로, 임의의 기준 주파수에 1.06을 곱하고, 그 결과에 다시 1.06을 곱하여 나가는 방법으로 12번째 음을 구하면, 그 음이 한 옥타브 높은 음(주파수가 기준 주파수의 약 두배)이 된다.

이러한 음의 규칙을 이용하여 미디에서는 노트(note)라는 용어를 사용하여 수치로 음의 높이 또는 주파수를 표현한다. 따라서 미디로 표현된 노트는 즉시 주 파수로 변환이 가능하다. 이 때, 한 노트와 인접 노트는 반음의 차이가 난다.

이러한 미디에서는 노트를 모두 128(약 10.7 옥타브)가지로 표현함으로써, 이들 128가지의 노트에 해당하는 주파수를 측정하여 여러 가지 용도로 이용할 수 있다.

한편, 미디 데이터 내의 멜로디 데이터는 노트(note), 벨로시티(velocity), 듀레이션(duration) 정보를 포함한다. 여기서, 노트는 음의 높이에 해당하는 수치로 주파수로의 변환이 아주 용이하다. 그리고, 벨로시티는 음의 세기에 해당하는 수치를 나타낸다. 그리고, 듀레이션은 음의 지속 시간을 표현하는 수치로 박자 검사에 이용할 수 있다. 물론, 이들 정보는 미디 이외의 다른 방법으로 표현될 수도 있다.

한편, 종래의 노래 연습기에서 음정의 정확도 검출 방법에 대해 살펴보면, 종래의 노래 연습기는 출력하는 음악에서 직접 멜로디를 추출하여 주파수를 측정한 후 사용자의 음성 주파수와 비교하여 음정의 정확도를 검출하였다.

실제 음악은 멜로디, 반주, 코러스 및 가수의 음성을 포함하는데, 이러한 음악에서 가수의 음성 등과 같은 주파수 대역을 갖는 멜로디만을 추출하기란 쉽지 않다.

따라서, 종래의 노래 연습기에서 음정의 정확도 검출 방법은 효율적으로 멜로디를 추출할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 방법은 정확한 멜로디를 추출할 수 없기 때문에 순수 멜로디 주파수를 측정할 수 없어 정확한 음정의 정확도를 검출할 수 없는 문제점이 있었 다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 오디오 데이터를 출력함에 따라 사용자로부터 입력받은 음성에서 주파수를 추출한 후 오디오 데이터에 포함되어 있는 해당 멜로디 데이터의 주파수와 비교하여 음정의 정확도를 검출함으로써, 정확한 부분/전체 점수를 산출하거나 멜로디나 반주 및 가수의 음정을 자동으로 조절할 수 있도록 하기 위한, 음정의 정확도 검출 기능을 가지는 노래 연습기 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 음정의 정확도 검출 기능을 가지는 노래 연습기에 있어서, 멜로디 데이터를 포함하는 오디오 데이터 그리고 상기 오디오 데이터에 상응하는 선곡번호 및 영상 데이터를 저장하고 있는 저장 수단; 선곡번호를 입력받기 위한 키입력 수단; 제어 수단의 제어에 따라 상기 저장 수단에 저장되어 있는 영상 데이터를 디스플레이하기 위한 디스플레이 수단; 오디오 신호를 입력받기 위한 오디오 신호 입력 수단; 상기 오디오 신호 입력 수단을 통해 입력받은 오디오 신호에서 사용자의 음성 주파수를 추출하기 위한 음성 주파수 추출 수단; 및 음의 지속시간 정보(duration)를 이용하여 음성 입력 시점에서 음성 입력 여부를 판단하고, 음성 입력 시점에 입력된 사용자의 음성에서 추출된 주파수와 상기 오디오 데이터에 포함되어 있는 해당 멜로디 데이터의 '주파수 변환된 음의 높이 정보(note)'를 비교하여 음정의 정확도를 검출하기 위한 상기 제어 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 방법은, 노래 연습기에서 음정의 정확도 검출 방법에 있어서, 멜로디 데이터를 포함하는 오디오 데이터를 저장하고 있는 오디오 데이터 저장 단계; 오디오 신호를 입력받음에 따라 사용자의 음성 주파수를 추출하는 음성 주파수 추출 단계; 및 음의 지속시간 정보(duration)를 이용하여 음성 입력 시점에서 음성 입력 여부를 판단하고, 음성 입력 시점에 입력된 사용자의 음성에서 추출된 주파수와 상기 오디오 데이터에 포함되어 있는 해당 멜로디 데이터의 '주파수 변환된 음의 높이 정보(note)'를 비교하여 음정의 정확도를 검출하는 정확도 검출 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 음정의 정확도 검출 기능을 가지는 노래 연습기의 일실시예 구성도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 음정의 정확도 검출 기능을 가지는 노래 연습기는, 오디오 데이터 그리고 상기 오디오 데이터에 상응하는 선곡번호 및 영상 데이터를 저장하고 있는 저장부(11)와, 사용자로부터 선곡번호를 입력받기 위한 키입력부(12)와, 제어부(17)의 제어에 따라 저장부(11)에 저장되어 있는 영상 데이터를 디스플레이하기 위한 디스플레이부(13)와, 오디오 신호를 입력받기 위한 오디오 신호 입력부(14)와, 오디오 신호 입력부(14)를 통해 입력받은 오디오 신호에서 사용자의 음성 주파수를 추출하기 위한 음성 주파수 추출부(15)와, 음의 지속시간 정보(duration)를 이용하여 음성 입력 시점에서 음성 입력 여부를 판단하고, 음성 입력 시점에 입력된 사용자의 음성으로부터 음성 주파수 추출부(15)에서 추출된 사용자의 음성 주파수와 저장부(11)에 저장되어 있는 오디오 데이터에 포함되어 있는 해당 멜로디 데이터의 '주파수 변환된 음의 높이 정보(note)'를 비교하여 음정의 정확도를 검출하기 위한 제어부(17)를 포함한다.

여기서, 상기 오디오 데이터(일예로 미디 데이터)는 멜로디 데이터를 포함하되, 상기 멜로디 데이터는 음의 높이 정보(주파수), 음의 세기 정보 및 음의 지속 시간 정보를 포함한다.

또한, 상기 저장부(11)는 오디오 데이터를 장르별, 가수별, 신곡별, 국가별 및 성별(남자/여자) 등으로 저장할 수도 있다.

또한, 상기 제어부(17)는 상기 오디오 신호 입력부(14)를 통해 입력받은 사용자의 음성과 상기 저장부(11)에 저장되어 있는 오디오 데이터 및 그에 상응하는 영상 데이터를 함께 출력하도록 상기 오디오 신호 출력부(16) 및 디스플레이부(13)를 제어한다.

또한, 상기 제어부(17)는 검출한 음정의 정확도 정보를 실시간으로 디스플레 이하도록 상기 디스플레이부(13)를 제어할 수도 있다.

이후, 상기 키입력부(12)를 통해 사용자로부터 선곡번호를 입력받음에 따라 저장부(11)에서 해당 오디오 데이터를 선택하여 그에 상응하는 영상 데이터와 동기화하여 출력한다.

이후, 상기 음성 주파수 추출부(15)를 이용하여 오디오 신호 입력부(14)를 통해 입력받은 오디오 신호에서 사용자의 음성 주파수를 추출한다.

이후, 상기 추출한 음성 주파수와 해당 멜로디 데이터의 음의 높이 정보(주파수)와 비교하여 음정의 정확도를 검출한다.

이를 예를 들어 설명하면, 먼저 임의의 기준음의 주파수가 2000Hz(6 옥타브)라고 가정하자.

그러면, 한 노트 아래의 주파수는 2000Hz/1.06=1880Hz이고, 한 노트 위의 주파수는 2000Hz*1.06=2120Hz이다. 이 때, 상기 기준음의 옥타브와 관련된 주파수는 62.5Hz(1 옥타브), 125Hz(2 옥타브), 250Hz(3 옥타브), 500Hz(4 옥타브), 1000Hz(5 옥타브), 2000Hz(6 옥타브), 4000Hz(7 옥타브), 8000Hz(8 옥타브), 16000Hz(9 옥타브) 등이 될 수 있다. 여기서, 상기 값(1.06)은 근사값이기 때문에 약간의 오차는 있을 수 있다.

그리고, 입력받은 음성에서 추출한 주파수 성분이 2000Hz 전후의 주파수인 경우에는 옥타브(6 옥타브)의 변경은 없고, 2000Hz를 기준으로 얼마나 차이가 나는지를 비교한다.

반면, 추출한 주파수 성분이 상기 여러 옥타브 중에서 한 옥타브에 접근한 경우에는 그 옥타브를 중심으로 얼마나 차이가 나는지를 비교한다.

상기 비교 결과, 차이가 적으면 적을수록 음정이 정확하다고 할 수 있으며 음악적으로 음정이 일치한다고 한다.

한편, 상기 제어부(17)는 음정의 정확도를 이용하여 점수를 산출할 수도 있다.

이를 좀 더 상세히 살펴보면, 먼저, 상기 저장부(11)는 오디오 데이터 그리고 상기 오디오 데이터에 상응하는 번호 및 영상 데이터를 저장하고 있다.

이후, 상기 저장부(11)에 저장되어 있는 오디오 데이터 내의 해당 멜로디 데이터에 따라 상기 추출한 음성 주파수의 정확도를 검출하여 점수를 산출한다.

즉, 먼저 해당 멜로디 데이터의 음의 지연 시간 정보(듀레이션)를 이용하여 음성 입력 시점에 음성 입력 여부를 판단한다.

상기 판단 결과, 음성 입력 시점에 사용자의 음성이 입력되었다면 박자가 맞았음을 의미하므로, 사용자의 음성에서 주파수를 추출하여 해당 멜로디 데이터의 주파수(음의 높이 정보)와 비교하여 음정의 정확도를 검출한 후 그에 상응하는 점수를 할당한다.

반면, 상기 판단 결과, 음성 입력 시점에 사용자의 음성이 입력되지 않았다면 박자가 틀린 것을 의미하므로, 점수를 할당하지 않는다.

또한, 멜로디 데이터의 음의 세기 정보를 이용하여 해당 점수를 할당할 수도 있다. 즉, 사용자 음성의 세기와 멜로디 데이터의 음의 세기 정보와 비교하여 그 정확도에 따라 해당 점수를 할당할 수도 있다.

한편, 본 발명은 음정의 정확도를 실시간으로 디스플레이하여 사용자가 즉시 음정의 정확도를 알 수 있도록 할 수도 있다.

또한, 본 발명은 음정의 정확도에 따라 멜로디나 가수의 음성을 자동으로 조절할 수도 있다.

또한, 본 발명은 사용자의 음정과 멜로디의 음정이 일정 크기 이상 차이가 발생하면 멜로디나 반주, 코러스, 가수의 음성 등이 사용자의 음정에 자동으로 맞추도록 할 수도 있다.

또한, 본 발명은 사용자의 음정 영역을 미리 검사하여 노래 시작시 자동으로 음악을 사용자의 음정 영역에 맞추도록 할 수도 있다.

또한, 본 발명은 사용자별로 해당 노래에 대한 음정, 박자, 음압에 대한 정보를 저장하여 추후 이를 이용할 수 있도록 할 수도 있다.

먼저, 오디오 데이터(일예로 미디 데이터)를 저장하고 있다(201).

이후, 오디오 신호를 입력받음에 따라 음성 주파수를 추출한다(202, 203).

이후, 상기 저장하고 있는 오디오 데이터 내의 해당 멜로디 데이터의 주파수와 상기 추출한 음성 주파수를 비교하여 음정의 정확도를 검출한다(204). 즉, 음의 지속시간 정보(duration)를 이용하여 음성 입력 시점에서 음성 입력 여부를 판단하고, 음성 입력 시점에 입력된 사용자의 음성에서 추출된 주파수와 상기 저장된 오디오 데이터에 포함되어 있는 해당 멜로디 데이터의 '주파수 변환된 음의 높이 정보(note)'를 비교하여 음정의 정확도를 검출한다.

여기서, 상기 오디오 데이터는 멜로디 데이터를 포함하되, 상기 멜로디 데이터는 음의 높이 정보(주파수)(note), 음의 세기 정보(velocity) 및 음의 지속 시간 정보(duration)를 포함한다.

본 발명은 다수의 멜로디가 있는 경우에도 각각의 멜로디에 해당하는 주파수가 음성에 포함되었는지 용이하게 검사할 수 있다. 또한, 다수의 멜로디 중에서 한가지만 만족해도 되는 경우에도 용이하게 검사할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 오디오 데이터를 출력함에 따라 사용자로부터 입력받은 음성에서 주파수를 추출한 후 오디오 데이터에 포함되어 있는 해당 멜로디 데이터의 주파수와 비교하여 음정의 정확도를 검출함으로써, 정확한 부분/전체 점수를 산출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 오디오 데이터를 출력함에 따라 사용자로부터 입력받은 음성에서 주파수를 추출한 후 오디오 데이터에 포함되어 있는 해당 멜로디 데이터의 주파수와 비교하여 음정의 정확도를 검출함으로써, 멜로디나 반주 및 가수의 음정을 자동으로 조절할 수 있는 효과가 있다.

Claims

음정의 정확도 검출 기능을 가지는 노래 연습기에 있어서,

멜로디 데이터를 포함하는 오디오 데이터 그리고 상기 오디오 데이터에 상응하는 선곡번호 및 영상 데이터를 저장하고 있는 저장 수단;

선곡번호를 입력받기 위한 키입력 수단;

제어 수단의 제어에 따라 상기 저장 수단에 저장되어 있는 영상 데이터를 디스플레이하기 위한 디스플레이 수단;

오디오 신호를 입력받기 위한 오디오 신호 입력 수단;

상기 오디오 신호 입력 수단을 통해 입력받은 오디오 신호에서 사용자의 음성 주파수를 추출하기 위한 음성 주파수 추출 수단; 및

음의 지속시간 정보(duration)를 이용하여 음성 입력 시점에서 음성 입력 여부를 판단하고, 음성 입력 시점에 입력된 사용자의 음성에서 추출된 주파수와 상기 오디오 데이터에 포함되어 있는 해당 멜로디 데이터의 '주파수 변환된 음의 높이 정보(note)'를 비교하여 음정의 정확도를 검출하기 위한 상기 제어 수단

을 포함하는 음정의 정확도 검출 기능을 가지는 노래 연습기.
제 1 항에 있어서,

상기 오디오 데이터는, 미디 형식의 멜로디 데이터를 포함하되,

상기 멜로디 데이터는, 음의 높이 정보(note) 및 음의 세기 정보(velocity), 음의 지속 시간 정보(duration)를 포함하며,

상기 제어 수단은, 사용자 음성의 세기와 상기 멜로디 데이터의 음의 세기 정보를 비교하여 음정의 정확도를 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 음정의 정확도 검출 기능을 가지는 노래 연습기.
노래 연습기에서 음정의 정확도 검출 방법에 있어서,

멜로디 데이터를 포함하는 오디오 데이터를 저장하고 있는 오디오 데이터 저장 단계;

오디오 신호를 입력받음에 따라 사용자의 음성 주파수를 추출하는 음성 주파수 추출 단계; 및

음의 지속시간 정보(duration)를 이용하여 음성 입력 시점에서 음성 입력 여부를 판단하고, 음성 입력 시점에 입력된 사용자의 음성에서 추출된 주파수와 상기 오디오 데이터에 포함되어 있는 해당 멜로디 데이터의 '주파수 변환된 음의 높이 정보(note)'를 비교하여 음정의 정확도를 검출하는 정확도 검출 단계

를 포함하는 노래 연습기에서 음정의 정확도 검출 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 오디오 데이터는, 상기 미디 형식의 멜로디 데이터를 포함하되,

상기 멜로디 데이터는, 음의 높이 정보(note) 및 음의 세기 정보(velocity), 음의 지속 시간 정보(duration)를 포함하며,

상기 정확도 검출 단계에서, 사용자 음성의 세기와 상기 멜로디 데이터의 음의 세기 정보를 비교하여 음정의 정확도를 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 노래 연습기에서 음정의 정확도 검출 방법.