CN101226526A - 一种基于音乐片段信息查询的音乐搜索方法 - Google Patents

Abstract

一种基于音乐片段信息查询的音乐搜索方法，该方法是：a)在确定的音乐或歌曲分析出任一个片段的音乐节拍和音符信息，转换为数字量后作为搜索该音乐或歌曲的依据；b)数据库中有该音乐或歌曲任一片段的音乐节拍和音符信息的索引；c)将需要查询作为依据搜索比对，可搜索到所需的音乐或歌曲。本发明的优点在于只通过一个音乐旋律或歌曲片段就可进行音乐搜索，极大地扩展了音乐检索的自由度，方便了用户对音乐检索的要求，实现了音乐的模糊搜索；在进行搜索比对时，可设置片段的音乐节拍和音符信息与索引库中的音乐节拍和音符信息数据的相符程度大小，以提高搜索命中率或提高搜索精度。

Description

一种基于音乐片段信息查询的音乐搜索方法

技术领域

本发明基于针对音乐的快速搜索方法，通过对简单的音乐片段采样，获得特定音乐节拍和音符旋律信息，再对相应的音乐数据比较，进行快速检索，从而找到所需的音乐内容。

背景技术

音乐的数字化传播正成为流行的趋势。人们也开始习惯于从网络得到丰富多彩的各种音乐内容。目前音乐的检索查询方式，基本采用歌曲名，歌手等作为检索条件，但往往有这样一种情况，在路上、商场等场所，你听到了一个很好听的旋律，但只是一个片断，也无法知道歌曲名，歌手等信息，虽然你很想找到这首歌曲，但往往无法进行查询，只能作罢。如何方便地通过一个简单的音乐旋律或歌曲片段，找到所中意的音乐，成为音乐搜索的新课题。

发明内容

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种基于音乐片段信息查询的音乐搜索方法，该方法是：

a)对某个确定的音乐或歌曲分析出任一个片段的音乐节拍和音符信息，转换数字量后作为搜索该音乐或歌曲的依据；

b)音乐或歌曲数据库中的所有音乐或歌曲，也以同样的数字处理方法，预处理为由数字信号表示的音乐节拍和音符信息，从而构成一个搜索的索引库；

c)将需要查询的某个音乐或歌曲已知的任一片段的音乐节拍和音符信息作为依据，与音乐或歌曲数据库中的音乐节拍和音符信息索引库搜索比对，根据相符程度进行判别，将相符程度高的列举出来，再由用户选择，就可搜索到所需的音乐或歌曲。

分析出音乐或歌曲任一片段音乐节拍和音符信息，是对该音乐或歌曲的音频信号采样，得到一组音符脉冲，包含音调和节拍特征，量化后经一组数字滤波器滤波，滤出对应音符的频率，再经脉冲叠加器叠加后，获得该音乐或歌曲一个片段的音乐节拍和音符信息。

为了实现通过一个简单的音乐旋律或歌曲片段，进行快速的音乐检索，本发明首先采用音乐节拍和音符识别技术，对一个音乐旋律或歌曲片段进行分析识别，得到该片段中所包含的相应音乐节拍和音符信息，再将分析得到的音乐节拍和音符信息，作为搜索乐曲的依据，在网上搜索比对相应的音乐节拍和音符信息，从而很快的找出想要的乐曲。

本发明的优越功效在于：无须知道音乐的名称或歌手等文字信息，只通过一个音乐旋律或歌曲片段就可进行音乐搜索，极大地扩展了音乐检索的自由度，方便了用户对音乐检索的要求，实现了音乐的模糊搜索。由于同时在进行音乐或歌曲数据库比对搜索时，是将经过预处理的音乐节拍和音符信息索引库进行比对，是纯数字量的对比，且由于音乐的节拍和音符信息所占用的数据量较小，进行检索时，运算量较小，可实现高速搜索。在进行比对时，可设置片段的音乐节拍和音符信息与索引库中的音乐节拍和音符信息数据的相符程度大小，以提高搜索命中率或提高搜索精度。

附图说明

图1为本发明网上音乐查询搜索的比对信号识别电路框图；

图2为图1的实施例图；

图3为音乐或歌曲数据库中储存的音乐片段信息的示意图。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。

本发明提供了一种基于音乐片段信息查询的网上音乐搜索方法，该方法是：

a)对某个确定的音乐或歌曲分析出任一个片段的音乐节拍和音符信息，转换数字量后作为搜索该音乐或歌曲的依据；

b)音乐或歌曲数据库中的所有音乐或歌曲，也以同样的数字处理方法，预处理为由数字信号表示的音乐节拍和音符信息，从而构成一个搜索的索引库；

c)将需要查询的某个音乐或歌曲已知的任一片段的音乐节拍和音符信息作为依据，与音乐或歌曲数据库中的音乐节拍和音符信息索引库搜索比对，根据相符程度进行判别，将相符程度高的列举出来，再由用户选择，就可搜索到所需的音乐或歌曲。

分析出音乐或歌曲任一片段音乐节拍和音符信息，是对该音乐或歌曲的音频信号采样，得到一组音符脉冲，包含音调和节拍特征，量化后经一组数字滤波器滤波，滤出对应音符的频率，再经脉冲叠加器叠加后，获得该音乐或歌曲一个片段的音乐节拍和音符信息。

如图1所示，将一段音乐片段输入音乐节拍和音符识别器中，经过分析识别后，得当相应的节拍和音符的脉冲序列，以用于音乐的检索。

在音乐节拍和音符识别器结构中，首先对音乐旋律或歌曲片段进行采样分析。经过对音频信号采样器后，得到音频脉冲信号。

将音频脉冲信号进行量化，得到数字频谱信号。

然后将数字频谱信号输入到一系列数字滤波器中，其原理是所有的音乐都可以认为由7个音符以不同的音调和节拍组成的，而每一个音符在数字频谱信号中都对应一个数字频率，所以通过特定的数字滤波器，根据每个采样点的频率成分，可识别出相对应的音符的节拍和音调。通过一组数字滤波器后，就可得到各种音符的节拍分量。

再将所有的音符的节拍分量进行脉冲叠加，就可得到一串由音符和对应节拍组成的数据脉冲，其对应了整个音乐旋律或歌曲片段的数字识别信号。

将由音符和对应节拍组成的数据脉冲进行搜索比对，就可得到所需寻找的音乐和歌曲。例如，在音乐数据库中，预先对所有的音乐和歌曲进行识别分析，可得到每首音乐和歌曲对应的音符和节拍数据组，将所有的音符和节拍数据组编为一个索引数据库。当用户上传的音乐旋律或歌曲片段经过分析识别后，将得到一串由音符和对应节拍组成的数据，在音符和节拍索引数据库进行检索。就可快速得到所要找的音乐和歌曲。

考虑到识别的容错性，数据库可提供若干个相近的音乐和歌曲供用户参考，可以让用户试听片段，来判断找出他想要的音乐和歌曲。

以下以具体举例说明该判别过程，如附图2所示，原始信号为模拟输入的声音信号，其表现为连续的声音包络线，如附图2中的第一个波形曲线所示。可以是用户录下的一段音乐片断，也可以是用户对话筒哼的一段歌曲。在原始的声音包络线中，其表现为连续的模拟量，以数字信号处理的角度，可理解为由各种不同频率的分量信号组成。

然后将此连续的声音包络线信号输入到音乐节拍和音符识别器中，连续的模拟量进行数字信号处理。

第一步进行抽样和量化，以特定的频率，对此连续的声音包络线进行抽样，就可得到一系列以时间轴依次排列的脉冲信号。为了保证采样信号的高保真性，采样频率必须达到一定要求，一般为44KHz或48KHz，一般人耳可感知的声音频率为20Hz至20KHz，当采样频率得到声音频率的2倍时，就可保证数字采样信号的可靠还原性和高保真性。同时，为了以数字方式量化脉冲声音信号的音强高低，以数字量的方式对每个脉冲信号进行编码，为了同样保证量化的高保真性，一般以16bits以上数字量化编码，实现量化的可靠性。经过抽样和量化的过程后，原来的音频模拟波形就转化为由一串代表着声强大小的采样脉冲信号，我们称之为数字音频编码，如附图2中第二个脉冲图形所示。此一串采样脉冲信号，在数字信号变换中，可认为是由在数字频谱上由各种不同频率的脉冲分量信号组成，包括了各种频率和各种频率的谐波分量。

得到了经过抽样和量化后的脉冲信号后，接下来就需要将我们所需要的频率分量过滤出来，因为在自然界中我们所定义的乐音，也就是我们通常所说的DO RE MI FA SOL LA SI，其实就对应着特定的振动频率，在乐谱中表示为C D E F G A B，如国际上规定小字一组的a音每秒振动440次，这个音就是标准音。由于音列的各音之间都存在着一定的数量关系，例如比某一音高一倍的音(又叫高一个八度)，其频率一定比某音高一倍，比它低一倍的音(又叫低一个八度)，其频率一定比某音低一倍，所以规定了标准音的音高，也就等于规定了其它各音的音高。有了这个标准，人们在制造乐器时，在奏乐、唱歌时，定音就有了根据。

这样我们就了解到不同的乐音对应着特定的频率，我们只要判断相应的频率值就可知道对应的乐音。如表一、表二所示，表一、表二为音符和其振动频率的对应表。音乐中所用乐音的范围从每秒种振动16次的最低音到每秒钟振动4186次的最高音，大约97个。现代最大的钢琴可以奏出其中的88个音，是乐音范围最大的乐器。人唱歌时因受生理限制，所能唱出的乐音仅是乐音范围中的一小部份。

在经过抽样量化编码后的一系列脉冲信号后，只要我们采用数字信号处理的方法就可以分离出对应的振动频率。如附图2所示。我们将得到的系列脉冲信号输入一系列并行的数字滤波器中，每一个数字滤波器其都对应一个特定乐音的振动频率，例如：C(DO)的数字滤波器只允许262Hz的频率分量通过，而将其他的频率分量过滤掉，这样当一串脉冲信号通过Do的数字滤波器后，我们就可以得到在时间轴上相对应的262Hz的脉冲分量，这代表了乐谱上相对应的DO音的位置，依次类推同一个数字脉冲信号序列经过对应的不同音符频率分量的数字滤波器，我们就得到了一系列在时间轴上对应的乐谱上不同的音符的位置脉冲波形，如附图2上第三组脉冲波形所示。

然后将得到的所有音符位置脉冲波形通过脉冲叠加器，将所有的音符位置波形在时间轴上对应叠加，就可以得到一组完整的包含所有音符的脉冲波形，也就是我们可理解为乐谱，如SO SO LA SO DO SISO SO LA SO RE DO，以标准的表示方法记为G G A G C B G G A G DC。这样，我们就完成了将一段模拟的声音音乐片段抽样表示为由对应的音符所表示的乐谱信息。

为了搜索我们所得到的乐谱信息片段所代表的具体完整的音乐内容，需要将该乐谱信息片段在乐谱数据库中进行比对。为了实现搜索查找的快速性，我们将音乐数据库中的音乐都预先处理为乐谱的表现形式，然后由该乐谱信息片段与数据库中乐谱记录进行对比，如附图3所示，由音乐信息片段的相似性，我们找出与该乐谱片段最相似的音乐乐谱。如G G A G C B G G A G D C经搜索我们就可以知道原来是大家所熟知的“祝你生日快乐歌”。

这样一来，我们就实现了以一段音乐片段查询到相对应的完整的音乐内容。这种方式可广泛应用于娱乐和教学等领域，例如：在卡拉OK中，你不用再以歌曲名和歌手名等具体文字信息进行点播，而只要对着话筒哼一下你所熟悉的乐曲，电脑系统就可自动搜索得到你所要点播的歌曲。又如：你想在手机上下载一个好听的音乐作为铃声，但你又不知道它的名字，你只要录下一段音乐片段，并发送到移动网站中，数据库就可以自动找到你想下载的铃声。由于可能存在的唱法错误等因素，数据库可能会搜索到若干个相似的音乐歌曲，数据库将这些音乐歌曲列表后，供用户选择。

表一

音符	频率	编号		音符	频率	编号		音符	频率	编号
											C-2		0		A-1		21		F1	87.31	41
C#-2		1		A＝-1		22		F#1	92.5	42
											D-2		2		B-1		23		G1	98	43
D#-2		3		C-0		24		G#1	103.83	44
											E-2		4		C＝0	34.65	25		A1	110	45
F-2		5		D0	36.71	26		A#1	116.54	46
											F#-2		6		D＝0	38.89	27		B1	123.47	47
G-2		7		E0	41.2	28		C2	130.81	48
											G#-2		8		F0	43.65	29		C#2	138.59	49
A-2		9		F＝0	46.25	30		D2	146.83	50
											A#-2		10		G0	49	31		D#2	155.56	51
B-2		11		G＝0	51.91	32		E2	164.81	52
											C-1		12		A0	55	33		F2	174.61	53
C#-1		13		A＝0	58.27	34		F#2	185	54
											D-1		14		B0	61.73	35		G2	196	55
D#-1		15		C1	65.41	36		G#2	207.65	56
											E-1		16		C＝1	69.3	37		A2	220	57
F-1		17		D1	73.42	38		A#2	233.08	58
											F#-1		18		D＝1	77.78	39		B2	246.94	59
G-1		19		E1	82.41	40		C3	261.63	60
											G#-1		20

表二

Claims (2)

1.一种基于音乐片段信息查询的音乐搜索方法，其特征在于：该方法是：

a)对某个确定的音乐或歌曲分析出任一个片段的音乐节拍和音符信息，转换为数字量后作为搜索该音乐或歌曲的依据；

b)音乐或歌曲数据库中的所有音乐或歌曲，也以同样的数字处理方法，预处理为由数字信号表示的音乐节拍和音符信息，从而构成一个搜索的索引库；

c)将需要查询的某个音乐或歌曲已知的任一片段的音乐节拍和音符信息作为依据，与音乐或歌曲数据库中的音乐节拍和音符信息索引库搜索比对，根据相符程度进行判别，将相符程度高的列举出来，再由用户选择，就可搜索到所需的音乐或歌曲。

2.按照权利要求1所述的一种基于音乐片段信息查询的音乐搜索方法，其特征在于：分析出音乐或歌曲任一片段音乐节拍和音符信息，是对该音乐或歌曲的音频信号采样，得到一组音符脉冲，包含音调和节拍特征，量化后经一组数字滤波器滤波，滤出对应音符的频率，再经脉冲叠加器叠加后，获得该音乐或歌曲一个片段的音乐节拍和音符信息。

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