專利名稱：卡拉ok計分的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及卡拉OK，更確切地說，涉及對卡拉OK歌唱者的表演進行計分的方法和系統(tǒng)。
卡拉OK系統(tǒng)是人們所熟知的。一個或多個歌唱者伴隨著來自如某一光盤(CD)之類聲源的、預先錄制的音樂而演唱一首歌曲。抹去原表演者/原演唱者的聲音，而由演唱者對著話筒演唱，并將話筒拾取的演唱者的聲音與原始背景音樂混合，傳送到揚聲器。
一首樂曲由許多元素組成，如音調、音符長短、速度等。目前已經有一些卡拉OK系統(tǒng)在演唱結束時給出計分，供娛樂。目前已有的卡拉OK設備無法根據卡拉OK演唱者的聲音與原唱者的演唱的吻合程度來給出實際評分。
按照本發(fā)明的實施例，計分系統(tǒng)和方法以某種方式在歌曲終了時給出演唱者的聲音與原唱者的演唱的接近程度的評分。該方法包括檢測原唱者和卡拉OK演唱者的聲音特征，并根據聲音特征的比較，產生一評分。


圖1是卡拉OK系統(tǒng)的方框圖；圖2是該系統(tǒng)按照本發(fā)明一種實施例的方框圖；圖2A是有原唱者聲音時另一種系統(tǒng)的方框圖；圖3是圖1中幀能量檢測器的方框圖；以及圖4是圖2和2A中相似性測量的方框圖。
圖1是按照現有卡拉OK裝置10的方框圖，它包括一個激光視盤音樂伴放裝置11。該激光視盤音樂伴放裝置11包含一個激光視盤自動變換器，其中含有多個用作音樂伴放信息存儲媒體的激光視盤11a。裝置10包括一控制器12，用來控制激光視盤自動變換器11，使之能夠選擇所要求的激光視盤。激光視盤自動變換器請求是從一用戶操作輸入端輸入的。裝置10還包括一含有混響器13a和放大器13b的信號處理器13、以聲音形式輸出一再現聲頻信號的左、右揚聲器14、用來顯示來自視盤11a的再現圖象信號作為一圖象的圖象顯示裝置15，以及將使用者的聲音與背景音樂耦合作為放大器13b輸入的話筒16?；祉懫?3a將來自激光視盤自動變換器11的背景聲頻信號(其為來自音樂播放器的音樂信號)與來自話筒16演唱聲音的聲頻信號混合，并輸出至揚聲器14。
按照另一種卡拉OK裝置，伴放裝置11是一個CD自動變換器，或盒式播放器，其中含有多個光盤或錄音盒帶，用來伴放信息存儲媒體并進行再現。控制器12控制CD自動變換器或盒式伴放裝置，使之能夠根據由使用者輸入端輸入的請求，選擇所要求的光盤或錄音盒帶，以及CD變換器或盒式伴放裝置。信號處理器13和揚聲器14輸出聲頻信號，并將聲頻信號再現為聲音。在某些實施例中，圖象譯碼器15(虛線所示)將從光盤中子代碼(subcode)數據再現的圖象數據轉換成在圖象顯示器15上顯示的圖象信號。話筒16的輸出在處理器13中混合?？ɡ璒K裝置的更為詳細的描述見各專利，如岡村(Oakamura)等人的美國專利5,194,682，在此引述供參考。
參見圖2，圖中描述了一個按照本發(fā)明的一種實施例的計分系統(tǒng)20，其中的原唱聲音和音樂在兩個頻道上混合。計分系統(tǒng)20是圖1中信號處理器13的一部分。演唱者的歌聲傳入話筒16，并通過模/數(A/D)轉換器17轉換成數據。來自CD或視盤播放器11的輸出作用到消聲器27上，僅在混響器(信號合并器)30處提供背景音樂。如果假定聲音信號在左、右頻道上是均衡的，則這一消聲處理可以通過從左頻道上減去右頻道來實現。來自消聲器27的背景音樂在混響器30處與演唱者的聲音混合，形成與演唱者的聲音加上背景音樂相等的測試信號x。原唱者的聲音與播放器11輸出的背景直接混合，形成參考信號r。隨后，從檢測器19處測試信號和檢測器29處的參考信號中提取某一特征。所說的特征可以是幀能量、音調、零交叉速率或濾波器組幅度。這些信號參數組合起來，形成一特征向量。計算檢測器29處參考特征向量和檢測器19處測試向量之間的相似性測量。手段可以是，(a)L1標準(norm)，這里，相似性測量＝sum(取和)(i＝1至i){x(i)-r(i)}，這里，求和計算是在向量的范圍內進行的；(b)L2標準，這里，相似性測量＝x之間的歐幾里德距離，且r＝sum(i＝1至i){x(i)-r(i)}**2或(c)漢明距離，這里x和r量化成兩個等極0和1，并在測試信號和參考信號之間進行異或運算。按照上述定義，接近于0的相似性測量意味著良好的一致性，而一個較大的數值意味著較大的差異。注意對每一幀都要進行上述相似性測量(因為我們將該信號視為一連續(xù)數據幀流)。于是，分數就定義為由數個幀組成的整個歌曲中這些相似性測量的累加。在整個歌唱過程中計算了相似性測量以后，我們用一個閾值分35來限定其最低分，使分數不會太低。這樣做的目的是為了防止使用者惱火。
按照一種較佳實施例，該特征是幀能量。幀能量檢測器19和29的這一輸入數據是一連續(xù)流的脈碼調制(PCM)數據，它是通過比如20毫秒時間間隔的幀來分析的。在A/D轉換器17中，該幀是由20毫秒期間內取得的取樣值構成的。對于每一幀來說，幀能量是在幀能量檢測器19和29處確定的。
按照圖2A中所示的另一種實施例，參考信號是如來自能量檢測器29’的特征提取器的輸入端處的原唱者聲音和幀能量檢測器19’的話筒輸出(只有使用者的唱歌聲音)。在諸如日本DVS(數字視頻系統(tǒng))或激光盤(LD)的某些卡拉OK裝置中，原唱者的聲音是分開的。
參見圖3，圖中描述的是圖2或2A中的幀能量檢測器19、19’、29或29’。將數字信號S(n)施加到漢明窗19a，使20毫秒幀視窗的邊界光滑，從而獲取修正信號Y(n)。在漢明窗中，人們用一個函數來乘以該取樣，從而使邊界的影響最小。在平方器19b中，將來自漢明窗19a的輸出信號Y(n)平方，以獲取Y2(n)。對整個幀，在加法器19c中將平方器19b輸出的平方信號加和，以獲得幀能量∑Y2(n)。
將幀能量檢測器19的輸出施加到量化器43，用一閾值將每一幀的能量量化成兩個能級。見圖4。如果該能級超過一閾值能級，則給出邏輯值“0”。所以，對于一組幀來說，量化器給出一串1和0。
來自大多數光盤(CD)的PCM數據(或參考信號r)代表原唱者的聲音或背景音樂。原唱者聲音和背景音樂的PCM數據經過檢測器29的幀能量檢測，并經與量化器43采用同樣閾值的量化器41的量化，提供邏輯值1或0。圖2中檢測器19處的輸入幀能量被量化，形成包括用戶聲音加上背景聲音的測試信號x的邏輯值。將其與參考信號r中原唱者和背景音樂的量化的參考幀能量(來自檢測器29)比較，計算一分數。這可以由異或電路45和加法器47來完成。見圖4。例如，加法器47是一個寄存器，對達到某一計分值的預定個數的幀，計算量化邏輯電平的適配或失配。例如，如果幀能量檢測器19和29的輸出電平吻合，則增大計分值。如不相配，則減小計分值。該計分值存放在寄存器37中，也可以顯示在視頻顯示器上15。
以與圖4中類似的方法，在與檢測器19’耦合的量化器43處的卡拉OK演唱者聲音的量化幀能量和量化器41處的量化原唱者的聲音進行異或運算，量化器41與異或邏輯電路45處的檢測器29’耦連。以類似的方法，可以根據音調進行計分，并且其中，采用的是音調檢測器電路，而不是幀能量檢測器19和29(或19’和29’)，而且，如果某一幀的音調高于某一閾值，則量化器41和43提供邏輯值1，而當低于該閾值，則提供邏輯值0，并將量化的音調值與該計分值比較。
盡管上文中詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)點，但在不偏離由權利要求書所限定的發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明作各種變更、刪減和變異。
權利要求
1.一種卡拉OK計分方法，其特征在于，它包含檢測伴隨著卡拉OK裝置中預先錄制的音樂而演唱的卡拉OK演唱者的聲音特征；檢測預先錄制的音樂上原唱者的聲音特征；將卡拉OK演唱者的聲音特征與所述原唱者的所述聲音特征比較；以及根據所述比較，提供一計分。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，它還包含將所述卡拉OK演唱者的聲音的所述檢測的聲音特征量化，以及將所述原唱者的聲音的聲音特征量化。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述檢測步驟包括檢測幀能量。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述檢測步驟包括檢測幀能量。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述檢測步驟包括檢測幀音調。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，它還包括對所述卡拉OK演唱者的聲音和所述原唱者的聲音的所述檢測音調進行量化。
7.一種卡拉OK計分裝置，其特征在于，它包含下述裝置的組合第一檢測器，用來檢測卡拉OK演唱者聲音的聲音特征；第二檢測器，用來檢測所述原唱者聲音的聲音特征；以及與所述第一和第二檢測器耦連的計分裝置，用來將所述卡拉OK演唱者的聲音與所述原唱者的聲音比較，并根據該比較提供一計分值。
8.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二檢測器檢測幀能量。
9.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二檢測器檢測幀音調。
10.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二檢測器輸出在比較之前被量化。
11.一種卡拉OK裝置，其特征在于，它包含一卡拉OK裝置，包含顯示卡拉OK歌詞并提供計分的顯示器、播放預先錄制的音樂的預錄音樂播放器，拾取卡拉OK演唱者聲音的話筒，將話筒輸入與來自所述播放器的背景音樂混合的混響器，以及用來收聽所述混響器的輸出并與所述混響器耦連的揚聲器；與所述播放器耦連的消音器，用來從預先錄制的音樂中除去第二原唱者聲音，以提供背景音樂；與所述話筒和所述消音器耦連的第二混響器，用來提供一組合的測試信號，所述測試信號包含所述預先錄制的背景音樂和所述卡拉OK演唱者的聲音；與所述第二混響器耦連的第一檢測器，用來檢測伴隨著來自音樂播放器的預先錄制的音樂而演唱的卡拉OK演唱者的聲音特征；與所述播放器中預先錄制的音樂耦連的第二檢測器，用來檢測所述預先錄制的音樂上原唱者聲音的聲音特征；與所述第一和第二檢測器耦連的比較器，用來將所述卡拉OK演唱者的聲音和背景音樂與所述原唱者的聲音和背景音樂比較，以根據比較結果提供一計分，并將所述計分值與顯示所述卡拉OK計分值的顯示器耦連。
12.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述檢測器檢測幀能量。
13.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述檢測器檢測音調。
全文摘要
一種根據諸如卡拉OK演唱者的幀能量(19或19′)和原唱者的幀能量(29或29′)的卡拉OK系統(tǒng)計分方法和系統(tǒng)(10)。對幀能量進行量化(41或43)并比較(45)，并根據該比較結果，產生并顯示一計分值。
文檔編號G10H1/36GK1148230SQ9610613
公開日1997年4月23日 申請日期1996年4月18日 優(yōu)先權日1995年4月18日
發(fā)明者巴薩伐拉耶·帕瓦特 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司