專利名稱：音調(diào)檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測聲音波形的音調(diào)周期或音調(diào)頻率的音調(diào)檢測裝置。
已知音調(diào)周期(或者調(diào)頻率)是確定聲音波形的參數(shù)之一。檢測聲音波形的音調(diào)周期的技術(shù)通常用在聲音分析/合成系統(tǒng)、聲音編碼系統(tǒng)之類的領(lǐng)域中。近來，某些卡拉OK系統(tǒng)采用檢測由響應(yīng)自動播放的曲調(diào)唱歌的歌手(或人)生成的聲音的音調(diào)周期的功能。因而，采用上述功能的卡拉OK系統(tǒng)根據(jù)例如百分制來用一定的分?jǐn)?shù)評價某人演唱的歌曲。
傳統(tǒng)上已知下述方法是檢測聲音的音調(diào)周期的方法。
(1)零點(diǎn)交叉法這一方法是基于聲音波形接近正弦波，其聲平相對于時間與一條零聲平線相關(guān)聯(lián)地改變的假設(shè)。從而，聲音波形重復(fù)其聲平的單調(diào)變化如下聲音波形的聲平在向上方向上從負(fù)側(cè)到正側(cè)通過(或交叉)零聲平線。然后，聲平從正側(cè)到負(fù)側(cè)在向下方向上通過零聲平線。此后，聲平又從負(fù)側(cè)到正側(cè)在向上方向上通過零聲平線。
從而，音調(diào)周期是由聲音波形的聲平在同一方向上通過零聲平線的點(diǎn)之間的時間間隔給出的。零點(diǎn)交叉法是根據(jù)上述概念作出的，從而測定2個零交叉點(diǎn)之間的時間間隔來檢測音調(diào)周期。此外，有可能提供一種與上述方法相似的另一方法，在其中測定與極大值或極小值重合的聲音波形的瞬時值的定時之間的時間間隔來檢測音調(diào)周期。
(2)自相關(guān)法首先，將聲音波形提交給一定抽樣周期的抽樣操作，以便產(chǎn)生時間序列樣本X(1)，X(2)，…。這樣，自相關(guān)法利用上述時間序列樣本來進(jìn)行由下式表示的自相關(guān)函數(shù)R(r)的計算
R(r)＝1/N·∑{x(n)·x(n+r)}其中∑表示相對于從‘1’至‘N·r’的一定范圍的‘n’計算包含在括號‘{}’中的值之和的算符。
從而，自相關(guān)法根據(jù)上述計算結(jié)果檢測音調(diào)周期。即，以各種方式改變‘r’的值，而相對于‘r’的各值計算自相關(guān)函數(shù)R(r)；從而根據(jù)給出自相關(guān)函數(shù)‘R(r)’的極大值的某一‘r’值計算聲音波形的音調(diào)周期。這里，當(dāng)自相關(guān)性程度成為極大時，為自相關(guān)函數(shù)‘R(r)’計算極大值。
由于從相對低的成本高速檢測音調(diào)周期，上述零點(diǎn)交叉法是優(yōu)越的。然而，人類聲音中通常包含大量的泛音成分。因此存在著零點(diǎn)交叉法不能精確檢測音調(diào)周期的問題。反之，自相關(guān)法能從一定程度的精確性檢測音調(diào)周期。然而，自相關(guān)法需要大量的計算，因而需要多時間來檢測音調(diào)周期。此外，實(shí)現(xiàn)自相關(guān)法需要相對高的成本。
本發(fā)明的目的為提供一種能夠高速精確地檢測音調(diào)周期并能以低成本構(gòu)造的音調(diào)檢測裝置。
本發(fā)明的音調(diào)檢測裝置接收具有抽樣頻率且與人類聲音對應(yīng)的輸入數(shù)字信號。在輸入數(shù)字信號上執(zhí)行附加抽樣操作以便用一個一定的倍數(shù)(諸如4)去乘抽樣頻率。從而，本裝置產(chǎn)生倍頻數(shù)字聲音信號，根據(jù)它來生成二進(jìn)制信號。這里，數(shù)字聲音信號顯示用原來的樣本及插入的樣本構(gòu)成的聲音波形。只在其電平在時間推移上變化的聲音波形通過零電平附近的屏蔽區(qū)時，該二進(jìn)制信號才反轉(zhuǎn)，而在聲音波形在屏蔽區(qū)內(nèi)移動期間，該二進(jìn)制信號保持不變。
接著，本裝置測定聲音波形通過零電平線的零點(diǎn)交叉間隔，其中測定的零點(diǎn)交叉間隔是相繼地布置在時軸上的?；谝粽{(diào)周期對應(yīng)于‘2n’個零點(diǎn)交叉間隔(‘n’為一整數(shù))之和的假設(shè)，本裝置在零點(diǎn)交叉間隔上執(zhí)行計算來順序地生成波形周期之間的對應(yīng)程度，其中各對應(yīng)程度是相對于聲音波形中互相鄰接放置的‘m’個波形周期(‘m’為諸如‘3’與‘4’等整數(shù))計算的。從而，本裝置通過選擇一定的整數(shù)作為數(shù)字‘n’來取得計算出的對應(yīng)程度中的最高對應(yīng)程度，以確定音調(diào)周期。
在參照附圖閱讀了以下描述時，本發(fā)明的上述及其它目的將變得更全面地清楚，附圖中


圖1為展示包含按照本發(fā)明的一個實(shí)施例設(shè)計的音調(diào)檢測裝置的功能的卡拉OK系統(tǒng)的配置的選擇部分的框圖；圖2為展示圖1中所示的四倍附加抽樣部件的一部分的電路圖；圖3為展示表明圖1中所示的二進(jìn)制部件的選擇部分的電路配置的一個實(shí)例的框圖；圖4為展示能用作圖3的電路配置的一部分的電路配置的一個實(shí)例的框圖；圖5為展示對應(yīng)于圖1的框圖的選擇部分的詳細(xì)配置的框圖，它包含一個計時器與一個RAM以及它們的控制系統(tǒng)；圖6A示出為說明圖1中所示的四倍附加抽樣部件的操作而提供的正弦波式信號波形；圖6B示出表示只根據(jù)原來的樣本生成的二進(jìn)制信號的波形；圖6C示出表示根據(jù)原來的樣本及由四倍附加抽樣操作產(chǎn)生的插入樣本生成的二進(jìn)制信號的波形；圖7A示出為說明圖3中所示的二進(jìn)制部件的操作而提供的并且是根據(jù)四倍附加抽樣部件的輸出信號形成的正弦波式信號波形；圖7B示出圖3中所示的S/H部件的狀態(tài)過渡，它們是在樣本狀態(tài)(S)與保持狀態(tài)(H)之間發(fā)生的；圖7C示出表示S/H部件的輸出的波形；及圖7D示出表示從圖3中所示的比較器輸出的二進(jìn)制信號的波形；圖8為展示由圖5中所示的寫控制部件執(zhí)行的寫控制例程的流程圖；圖9A示出為說明由圖1中所示的音調(diào)計算部件執(zhí)行的音調(diào)周期計算而提供的并且是根據(jù)輸入到二進(jìn)制部件的信號形成的波形；
圖9B示出表示根據(jù)假設(shè)1計算的音調(diào)周期的時序；圖9C示出表示根據(jù)假設(shè)2計算的音調(diào)周期的時序；圖9D示出表示根據(jù)假設(shè)3計算的音調(diào)周期的時序；圖9E示出表示根據(jù)假設(shè)4計算的音調(diào)周期的時序；圖10為展示計算音調(diào)周期的過程的流程圖；圖11為展示計算再生性因子的過程的流程圖；圖12為展示計算音調(diào)周期的過程的流程圖；圖13為展示測定音調(diào)周期的誤差的測量結(jié)果的曲線；圖14為展示測定音調(diào)周期的檢測延時的測量結(jié)果的曲線；圖15為展示若干次執(zhí)行音調(diào)周期的求平均值及抽取誤差之間的關(guān)系的曲線；以及圖16為展示音調(diào)周期的抽取精度與若干前面的波形周期之間的關(guān)系的圖。
下面參照附圖給出對于本發(fā)明的一個實(shí)施例的音調(diào)檢測裝置的詳細(xì)說明。
〔A〕實(shí)施例的配置圖1為展示包含按照本發(fā)明的一個實(shí)施例設(shè)計的音調(diào)檢測裝置的功能的卡拉OK系統(tǒng)的配置的一部分的框圖。具體地，圖1的框圖涉及在卡拉OK的總體的配置內(nèi)關(guān)于為歌手的一首歌記分的配置。其中，數(shù)字音樂信號是記錄在緊致盤(即CD)1上的。從CD1上讀出數(shù)字音樂信號并順序地與具有抽樣頻率fs(fs＝44.1KHz)的時鐘信號同步地再生?？诼暢槿〔考?從CD1再生的數(shù)字音樂信號中抽取對應(yīng)于口聲的信號。此后，這些信號稱作數(shù)字口聲標(biāo)準(zhǔn)信號，簡稱“數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號”。例如，利用帶通濾波器執(zhí)行抽取處理從數(shù)字音樂信號中抽取包含聲音頻帶的一定頻帶，從而得到數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號。如果該系統(tǒng)能處理只記錄有口聲的記錄媒體，則從這種記錄媒體再生的數(shù)字音樂信號便能直接用作數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號。接著，麥克風(fēng)3拾取對應(yīng)于歌手根據(jù)CD1再生的音樂演唱的一首歌的聲音。從而，麥克風(fēng)3輸出模擬聲音信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(簡稱A/D轉(zhuǎn)換器)4與具有與CD1的再生同樣的抽樣頻率fs(fs＝44.1KHz)的上述時鐘信號同步地在麥克風(fēng)3輸出的模擬聲音信號上執(zhí)行抽樣操作。從而模擬聲音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字聲音信號。
DC消除部件5接收順序地輸送給它的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號及數(shù)字聲音信號。從而，DC消除部件5執(zhí)行DC消除處理來消除諸如屬于對應(yīng)于從0Hz與50Hz之間的頻率范圍的低頻帶的DC成分。從而，數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號在DC消除部件5中遭受一頻帶消除處理。因此，DC消除部件5將消除了DC的數(shù)字聲音信號與消除了DC的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號輸出到低通濾波器(即LPF)6。低通濾波器6從消除了DC的數(shù)字聲音信號與消除了DC的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號中消除高頻成分。例如，高頻成分對應(yīng)于頻率高于500KHz的成分。歸功于DC消除部件5與LPF6的上述操作，分別從數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號中選擇了只屬于從50Hz到500Hz范圍的頻帶的頻率成分。從而，LPF6輸出這一選擇的頻率范圍的數(shù)字聲音信號及這一選擇的頻率范圍的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號。
四倍附加抽樣部件7在LPF6輸出的數(shù)字聲音信號及數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號上執(zhí)行插入計算，其中這兩種信號都具有抽樣頻率fs(fs＝44.1KHz)。結(jié)果上述信號被轉(zhuǎn)換成具有四倍于抽樣頻率的四倍抽樣頻率的信號。圖2示出在數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號(此后簡稱輸入數(shù)字信號)之一上執(zhí)行四倍附加抽樣部件7的處理所需的電路配置的一個實(shí)例。圖2中，鎖存器71根據(jù)時鐘脈沖輸入與保持輸送給它的輸入數(shù)字信號，時鐘脈沖對應(yīng)于抽樣頻率fs。全部用同一數(shù)字72表示的延時電路以級聯(lián)方式連接在鎖存器71后面。各延時電路實(shí)現(xiàn)一個時鐘的延時。全體延時電路72都接收具有四倍于抽樣頻率fs的四倍抽樣頻率的時鐘脈沖。從而，保持在鎖存器71中的輸入數(shù)字信號被延時電路72順序地移位以生成延時信號。這里，第一延時信號在輸入數(shù)字信號后面延時一個時鐘周期；而第一延時信號后面的各延時信號在其前面的延時信號后面延時一個時鐘周期。圖2的電路配置中還包含乘法器73與加法器74，通過它們用一串插入系數(shù)在鎖存器71的輸出及延時電路72的輸出上執(zhí)行卷積內(nèi)插計算。按照圖2的上述電路配置，與具有四倍抽樣頻率的時鐘脈沖同步地執(zhí)行內(nèi)插計算。從而，從圖2中的最后一級加法器74順序地輸出表示內(nèi)插計算結(jié)果的數(shù)字信號。
設(shè)置了四倍抽樣部件7來提高獲取音調(diào)周期的精度。本系統(tǒng)是設(shè)計成相對于數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號零點(diǎn)交叉點(diǎn)之間的時間間隔的，從而對它們中的每一個得到一個音調(diào)周期。為了提高音調(diào)周期的測量精度，有必要提高位于時軸上的零點(diǎn)交叉點(diǎn)的位置的檢測精度。為此，設(shè)置了四倍附加抽樣部件7來將表示數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號的樣本的時間密度提高到四倍，從而同樣提高了零點(diǎn)交叉點(diǎn)的位置的檢測精度。本實(shí)施例采用‘曲線內(nèi)插’來執(zhí)行附加抽樣。然而如果成本受限制，也可能采用具有有限精度的‘線性內(nèi)插’。
二進(jìn)制部件8將四倍附加抽樣部件7輸出的數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字?；旧?，二進(jìn)制部件8參照零電平在輸入給它的輸入數(shù)字信號上執(zhí)行正/負(fù)判定。從而，當(dāng)輸入數(shù)字信號為正時，二進(jìn)制部件8輸出數(shù)字‘1’而輸入數(shù)字信號為負(fù)時二進(jìn)制部件8輸出數(shù)字‘0’。換言之，從二進(jìn)制部件8輸出的二進(jìn)制信號每當(dāng)輸入數(shù)字信號的電平通過零電平時在數(shù)字‘0’與‘1’之間變換。在本實(shí)施例中，相對于零電平設(shè)定了一個±△的屏蔽區(qū)以便對付輸入數(shù)字信號的電平中的微小波動。從而，盡管輸入數(shù)字信號的電平在±△的屏蔽區(qū)內(nèi)出現(xiàn)微小的波動，二進(jìn)制信號的數(shù)字并不變換。
圖3示出在數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號(此后簡稱輸入數(shù)字信號)之一上執(zhí)行二進(jìn)制部件8的處理所需的電路配置的一個實(shí)例。圖3中，絕對值檢測部件81檢測輸入數(shù)字信號的絕對值。比較器82將輸入數(shù)字信號的絕對值與一個預(yù)定值△比較，當(dāng)絕對值超過預(yù)定值△時比較器82輸出數(shù)字‘1’，而當(dāng)絕對值不超過預(yù)定值△時，比較器82輸出數(shù)字‘0’。抽樣與保持(S/H)部件83響應(yīng)比較器82的輸出在輸入數(shù)字信號上執(zhí)行抽樣與保持操作。具體地，在比較器82的輸出為‘1’期間將S/H部件83設(shè)定為抽樣狀態(tài)，使得S/H部件83將輸入數(shù)字信號直接傳送給比較器84。反之，在比較器82的輸出為‘0’期間，將S/H部件83設(shè)定為保持狀態(tài)，使得S/H部件83保持剛在比較器82的輸出從‘1’改變到‘0’之前輸入給它的輸入數(shù)字信號。比較器84在S/H部件83的輸出上執(zhí)行正/負(fù)判定，以便生成二進(jìn)制信號。當(dāng)S/H部件83的輸出為正時將二進(jìn)制2信號設(shè)置為數(shù)字‘1’，而當(dāng)S/H部件83的輸出為負(fù)時將二進(jìn)制信號設(shè)置為數(shù)字‘0’。
按照圖3的上述電路配置，如果S/H部件83的電平存在于±△的屏蔽區(qū)外面，輸入數(shù)字信號便直接通過它。反之，如果輸入數(shù)字信號進(jìn)入設(shè)置在零電平附近的±△的屏蔽區(qū)中，便將S/H部件83置于保持狀態(tài)中，在其中S/H部件83便保持剛在輸入數(shù)字信號進(jìn)入屏蔽區(qū)之前出現(xiàn)的輸入數(shù)字信號的值。在連續(xù)執(zhí)行這一保持操作期間，不轉(zhuǎn)變比較器84的輸出二進(jìn)制信號。因此，如果輸入數(shù)字信號變化通過零電平周圍的±△的屏蔽區(qū)，則在輸入數(shù)字信號完全穿過屏蔽區(qū)的定時上轉(zhuǎn)變二進(jìn)制信號。在一些情況中，輸入數(shù)字信號進(jìn)入零電平周圍的±△的屏蔽區(qū)中，但是輸入數(shù)字信號并不穿過屏蔽區(qū)而在屏蔽區(qū)內(nèi)部上下變化。在這一情況中，即使輸入數(shù)字信號通過屏蔽區(qū)內(nèi)的零電平，S/H部件83的輸出仍保持在輸入數(shù)字信號剛進(jìn)入屏蔽區(qū)之前而并不通過零電平時出現(xiàn)的輸入數(shù)字信號的一定的值上；因此，并不出現(xiàn)二進(jìn)制信號的轉(zhuǎn)變事件。
偶而，圖3中與框84相連的框81至83可用圖4中所示的框85至89替代。圖4中，各比較器85與86將輸入數(shù)字信號與一定的基準(zhǔn)電平比較。從而，如果輸入數(shù)字信號高于基準(zhǔn)電平，各比較器輸出數(shù)字‘1’，但如果輸入數(shù)字信號低于基準(zhǔn)電平，各比較器輸入數(shù)字‘0’。具體地，基準(zhǔn)電平+△作用在比較器85上，而基準(zhǔn)電平-△則作用在比較器86上。鎖存器87保持輸入數(shù)字信號。選擇器88有選擇地輸入輸出數(shù)字信號與鎖存器87的輸出中之一。控制部件89根據(jù)比較器85與86的輸出控制鎖存器87與選擇器88。下面對兩種情況(a)與(b)描述控制部件89的控制細(xì)節(jié)如下(a)第一情況中比較器85與86的輸出都為‘1’或都為‘0’。
第一情況對應(yīng)于輸人數(shù)字信號存在于零電平周圍的±△的屏蔽區(qū)外面的情況。在這一情況中，控制部件89進(jìn)行控制將鎖存器87置于抽樣狀態(tài)中而控制選擇器88輸出該輸入數(shù)字信號。
(b)第二情況中比較器85的輸出為‘0’而比較器86的輸出為‘1’。
第二情況對應(yīng)于輸入數(shù)字信號存在于零電平周圍的±△的屏蔽區(qū)內(nèi)部的情況。在這一情況中，控制部件89在輸入數(shù)字信號進(jìn)入屏蔽區(qū)的定時上進(jìn)行控制將鎖存器87置于保持狀態(tài)中，從而控制部件89控制選擇器88選擇鎖存器87的輸出。
計時器9測定相對于從二進(jìn)制部件8輸出的二進(jìn)制信號的轉(zhuǎn)換呈件的時間間隔，這些信號分別對應(yīng)于數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號。即，計時器9測定數(shù)字信號的零點(diǎn)交叉點(diǎn)之間的時間間隔。然后RAM10存儲計時器9產(chǎn)生的測量結(jié)果。
圖5為展示圖1的系統(tǒng)的選擇部分的框圖，其中包含計時器9與RAM10以及它們的控制系統(tǒng)。圖5的框圖示出在對應(yīng)于數(shù)字聲音信號及數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號的二進(jìn)制信號上執(zhí)行測量處理所需的電路配置。圖5中，設(shè)置了由延時電路91與異或電路92組成的區(qū)分電路90以便在二進(jìn)制部件8輸出的二進(jìn)制信號上執(zhí)行區(qū)分。區(qū)分電路90每當(dāng)在二進(jìn)制信號上出現(xiàn)轉(zhuǎn)變事件時便輸出一個脈沖。區(qū)分電路90輸出的一個脈沖復(fù)位計時器9。計時器9復(fù)位之后計數(shù)恒定頻率為4fs的時鐘脈沖的數(shù)目直到它被再一次復(fù)位為止。
將計時器9的計數(shù)值提供給鎖存器93。當(dāng)接收到區(qū)分電路90輸出的脈沖時，鎖存器93輸入與保持計時器9剛好在其復(fù)位之前輸出的計數(shù)值。保持在鎖存器93中的這一計數(shù)值表示具有頻率4fs的時鐘脈沖數(shù)，這一數(shù)目的時鐘脈沖出現(xiàn)在檢測到二進(jìn)制信號的前一次轉(zhuǎn)變事件的前一次檢測定時與檢測到二進(jìn)制信號的當(dāng)前轉(zhuǎn)變事件的當(dāng)前檢測定時之間。因此，可以說這一計數(shù)值表示零點(diǎn)交叉點(diǎn)之間的時間間隔。此后，將保持在鎖存器93中的上述計數(shù)值稱作‘零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)’。
寫控制部件94每當(dāng)接收到區(qū)分電路90輸出的一個脈沖時便從鎖存器93中讀出零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)。從而，寫控制部件94順序地讀出零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)。如果零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)等于或大于一個預(yù)定的值，或如果計時器9的計數(shù)值大時，便在寫入RAM10中之前限制零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)。反之，如果零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)小于預(yù)定值，或如果計時器9的計數(shù)值小時，便拋棄該零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)而不寫入RAM10中。簡言之，只是有選擇地將一定范圍的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)寫入RAM10中。利用這種有選擇地寫入零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)的方法來避免計算音調(diào)周期中出現(xiàn)誤差。因為，如果將不足以表示聲音信號的零點(diǎn)交叉點(diǎn)之間的時間間隔的數(shù)據(jù)作為零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)錯誤地用在計算中，便會出現(xiàn)誤差，從而計算出‘錯誤’的音調(diào)周期。
音調(diào)計算部件11參照累積在RAM10中的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)，以便分別對數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號計算音調(diào)周期。
下面假設(shè)一種簡單的情況，其中數(shù)字聲音信號(或數(shù)安標(biāo)準(zhǔn)信號)的電平變化是由在零電平線上下形成的正弦波表示的。在正弦波的一個周期中，數(shù)字聲音信號的電平在其起始點(diǎn)及結(jié)束點(diǎn)上與零電平線交叉而形成兩個零點(diǎn)交叉點(diǎn)。此外，數(shù)字聲音信號的電平在上述兩個零點(diǎn)交叉點(diǎn)之間的中點(diǎn)上又一次與零電平線交叉。因此，可以通過將接連產(chǎn)生的兩個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)相加來計算音調(diào)周期。
通常，表示與人類聲音對應(yīng)的聲音波形的數(shù)字聲音信號中包量大量泛音成分。從而在某一情況中，在一個周期的聲音波形(即波形周期)的起始點(diǎn)與結(jié)束點(diǎn)之間存在三個或更多的零點(diǎn)交叉點(diǎn)。在這一情況中，只將兩個接連的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)相加不能得出‘正確的’音調(diào)周期。
因此，本實(shí)施例采用一個音調(diào)周期具有對應(yīng)于多個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之和的時間長度的假設(shè)，其數(shù)目由‘2n’表示，其中‘n’為不小于‘1’的整數(shù)。有時，我們采用各種整數(shù)為整數(shù)‘n’供研究之用。因此我們在上述假設(shè)下計算出多種音調(diào)周期。在研究中，我們檢測相對于零點(diǎn)交叉點(diǎn)的出現(xiàn)定時的波形周期(或音調(diào)周期)之間的對應(yīng)(或相關(guān))程度。稍后將描述對應(yīng)程度的檢測細(xì)節(jié)。通過研究，我們選擇對應(yīng)程度最高的一種音調(diào)周期作為真實(shí)的音調(diào)周期。這一選擇是根據(jù)在短時間間隔內(nèi)聲音波形中不會出現(xiàn)大的變化這一關(guān)于聲音信號的性質(zhì)的前提作出的。
圖1中，電平檢測部件12檢測A/D轉(zhuǎn)換器4輸出的數(shù)字聲音信號的電平，以及口聲抽取部件2輸出的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號的電平。因此，電平檢測部件12輸出分別表示數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號的電平的信號。
評分部件13根據(jù)總體評價結(jié)果用一定的分?jǐn)?shù)評定歌手的一首歌曲。這里，評分部件13在音調(diào)周期的偏移上執(zhí)行綜合評價，其中音調(diào)計算部件11分別相對于數(shù)字聲音信號及數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行計算，以及在電平檢測部件12分別對數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號檢測的電平之間的偏差上執(zhí)行綜合評價。評分結(jié)果可見地顯示在顯示單元14的屏幕上?！睟〕實(shí)施例的操作下面對圖1的系統(tǒng)的操作給出描述。首先，歌手選擇一首曲調(diào)。然后，從CD1順序地再生對應(yīng)于所選擇的曲調(diào)的數(shù)字音樂信號。口聲抽取部件2從數(shù)字音樂信號中抽取數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號。將數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號分發(fā)給DC消除部件5與電平檢測部件12。同時，歌手按照從CD1再生的選中的曲調(diào)的音樂開始演唱一首歌曲。麥克風(fēng)3拾取演唱聲并生成對應(yīng)的模擬聲音信號。將模擬聲音信號提供給A/D轉(zhuǎn)換器4，在其中將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字聲音信號。將數(shù)字聲音信號分送給DC消除部件5與電平檢測部件12。
數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號傳輸通過DC消除部件5與LPF6，使不需的頻帶的頻率成分得以消除。結(jié)果，將數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換成表示只包含人聲頻帶的頻率成分的波形的經(jīng)過濾波的數(shù)字信號(即濾波后的數(shù)字聲音信號與濾波后的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號)。將波波后的數(shù)字信號提供給四倍附加抽樣部件7。
四倍附加抽樣部件7在濾波后的數(shù)字聲音信號與濾波后的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號上相對于時軸執(zhí)行插入。從而，將這些信號轉(zhuǎn)換成具有四倍抽樣頻率的數(shù)字信號。然后用二進(jìn)制部件8將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號。
圖6A至6C示出表示四倍抽樣部件7的操作的實(shí)例。圖6A示出其電平在零電平線上下改變的正弦波式波形。在圖6A的波形上畫上用‘·’標(biāo)記的若干個點(diǎn)。這些點(diǎn)分別表示構(gòu)成數(shù)字聲音信號(或數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號)的原始樣本。此外，在用·標(biāo)記的兩個點(diǎn)之間的波形上畫上三個用‘X’標(biāo)記的點(diǎn)。這些用‘X’標(biāo)記的點(diǎn)分別表示由四倍附加抽樣部件7建立的內(nèi)插樣本。
圖6B示出表示二進(jìn)制部件8只根據(jù)原始樣本生成的二進(jìn)制信號的波形，其中并未執(zhí)行四倍附加抽樣操作。圖6C示出表示二進(jìn)制部件8根據(jù)原始樣本與插入樣本生成的二進(jìn)制信號的波形，其中已執(zhí)行了四倍附加抽樣操作。圖6B與6C只示出根據(jù)不包含小于二進(jìn)制部件8的屏蔽區(qū)的電平的小變化的數(shù)字聲音信號(或數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號)的波形的實(shí)例。
數(shù)字聲音信號(或數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號)是通過執(zhí)行具有恒定的抽樣周期的抽樣操作生成的，而與圖6A中所示的信號波形無關(guān)。如果數(shù)字聲音信號顯示通過重復(fù)同一波形周期構(gòu)成的濾形，則為抽樣操作選擇的瞬時值相對于圖6A中所示的各波形周期變化。因此，如果抽樣周期相對長，則會出現(xiàn)二進(jìn)制信號顯示的波形(見圖6B)在波形周期間的變化點(diǎn)上與圖6A的信號波形不匹配的情況。然而，在本實(shí)施例中，二進(jìn)制操作是在執(zhí)行過四倍附加抽樣操作之后的數(shù)字聲音信號上執(zhí)行的。因此，有可能得到其電平在接近圖6A的信號波形的零點(diǎn)交叉點(diǎn)的定時上反轉(zhuǎn)的二進(jìn)制信號(見圖6C)。從而，有可能避免在信號波形與二進(jìn)制信號波形之間出現(xiàn)不匹配狀態(tài)(見圖6A與6B)。
圖7A至7D示出用來說明二進(jìn)制部件8的操作的濾形。這里，圖7A示出對應(yīng)于四倍附加抽樣部件7輸出的數(shù)字聲音信號(或數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號)的正弦波式信號波形。該信號波形是在零電平線上下形成的。圖7B示出用于說明圖3中所示的S/H部件83的操作的波形。圖7B中，字母‘S’表示其中的輸入數(shù)字信號(即數(shù)字聲音信號或數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號)位于設(shè)置在零電平線周圍的±△屏蔽區(qū)外部的抽樣狀態(tài)，而字母‘H’則表示其中的輸入數(shù)字信號位于±△的屏蔽區(qū)內(nèi)部的保持狀態(tài)。作為上述S/H部件33的控制結(jié)果，S/H部件83的輸出信號指定一種信號波形，例如圖7C中所示的波形。比較器84接收S/H部件83的輸出信號，以便生成指定一種波形的二進(jìn)制信號，例如，圖7D中所示的波形。如圖7A至7D的波形所示，如果輸入數(shù)字信號(即數(shù)字聲音信號或數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號)的電平變化，使得其信號波形穿過零電平線周圍的±△的屏蔽區(qū)，則在信號波形完全穿過屏蔽區(qū)的定時上二進(jìn)制信號的電平改變。即使輸入數(shù)字信號中包含其電平小于±△的屏蔽區(qū)的寬度的微小波動，只要輸入數(shù)字信號位于±△的屏蔽區(qū)內(nèi)部，S/H部件83仍保持前面的值。因此，僅管存在著上述微小的波動，在二進(jìn)制信號中不出現(xiàn)轉(zhuǎn)變事件。
本實(shí)施例利用在零點(diǎn)交叉點(diǎn)之間測出的間隔執(zhí)行計算以獲取音調(diào)周期。為此，如果對于一個周期的信號波形在零點(diǎn)交叉點(diǎn)之間測出相對大量的間隔，則必需要相對大的負(fù)荷來計算音調(diào)周期。然而，本實(shí)施例是設(shè)計成使二進(jìn)制部件8利用屏蔽區(qū)來生成二進(jìn)制信號的。歸功于該屏蔽區(qū)，有可能忽略位于零電平線附近的對音調(diào)周期的計算并不重要的微小波動。因此，有可能獲得并不包含大量的‘0’與‘1’之間的轉(zhuǎn)換點(diǎn)的指定波形的二進(jìn)制信號。結(jié)果，有可能檢測到其數(shù)目足夠用于音調(diào)周期的計算的零點(diǎn)交叉間隔。
如上所述，相對于數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號分別生成二進(jìn)制信號。然后，計時器9分別測定二進(jìn)制信號的轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間的時間間隔。因此，將表示計時器9的測量結(jié)果的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)順序地輸送給及保持在圖5中所示的鎖存器93中。在寫控制部件94的控制下，將保持在鎖存器93中的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)順序地寫入RAM10中。換言之，寫控制部件94響應(yīng)區(qū)分電路90在二進(jìn)制信號的各轉(zhuǎn)變事件上輸出的脈沖，執(zhí)行寫控制例程(見圖8)。在圖8中所示的寫控制例程的第一步驟S1中，寫控制部件94從鎖存器93中讀取零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)‘t’。在下一步驟S2中，作出判定讀取的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)的值是否等于或大于下限值‘8’。如果判定結(jié)果為‘否’，寫控制部件94便結(jié)束寫控制例程的執(zhí)行而不進(jìn)行零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t的寫操作。如果判定結(jié)果為‘是’，寫控制部件94進(jìn)行到步驟S3，在其中作出判定該零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t是否大于上限值‘8192’。如果判定結(jié)果為‘否’，便在步驟S4中將零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t寫入RAM10中。然后，結(jié)束寫控制例程的執(zhí)行。反之，如果步驟S3的判定結(jié)果為‘是’，便用上限值‘8192’替代讀取的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t并在步驟S5中將其寫入RAM10中。然后結(jié)束寫控制例程的執(zhí)行。按照寫控制例程的執(zhí)行，在RAM10中有選擇地寫入從‘8’至‘8192’的一定范圍的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)。從而，有可能避免用不足以表示聲音信號波形的零點(diǎn)交叉點(diǎn)之間的時間間隔的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)來計算音調(diào)周期，從而計算出‘錯誤’的音調(diào)周期的不利情況。
如上所述，音調(diào)計算部件11參照累積在RAM10中的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)來分別對數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號計算音調(diào)周期。下面參照圖9A至9E描述數(shù)字聲音信號的音調(diào)周期的計算過程的概述。假定將表示圖9A中所示的波形的數(shù)字聲音信號提供給二進(jìn)制部件8的一種情況，使得RAM10累積一系列零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1，t2，…，它們是由當(dāng)前定時生成的。這里，音調(diào)計算部件11對零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1，t2，…與數(shù)字聲音信號之間的關(guān)系提供了四種假設(shè)。因而，音調(diào)計算部件11按照評價四種假設(shè)中每一種的合理性的過程計算音調(diào)周期。
(1)假設(shè)1數(shù)字聲音信號的音調(diào)周期具有對應(yīng)于兩個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1與t2之和的時間長度T1。根據(jù)這一假設(shè)，各時間T11，T12…(見圖9B)表示數(shù)字聲音信號的音調(diào)周期。
(2)假設(shè)2數(shù)字聲音信號的音調(diào)周期具有對應(yīng)于四個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1至t4之和的時間長度T2。根據(jù)這一假設(shè)，各時間T21，T22，…(見圖9C)表示該數(shù)字聲音信號的音調(diào)周期。
(3)假設(shè)3數(shù)字聲音信號的音調(diào)周期具有對應(yīng)于六個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1至t6之和的時間長度T3。根據(jù)這一假設(shè)，各時間T31，T32，…(見圖9D)表示該數(shù)字聲音信號的音調(diào)周期。
(4)假設(shè)4數(shù)字聲音信號的音調(diào)周期具有對應(yīng)于8個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1至t8之和的時間長度T4。根據(jù)這一假設(shè)，各時間T41，T42，…(見圖9E)表示該數(shù)字聲音信號的音調(diào)周期。
圖10示出在各種假設(shè)的合理性上執(zhí)行評價以及根據(jù)評價結(jié)果執(zhí)行音調(diào)周期計算的步驟的流程。在第一步驟S101中，音調(diào)計算部件11利用假設(shè)1來計算數(shù)字聲音信號的波形的再生性因子CR1。再生性因子指示表示在各種假設(shè)的基礎(chǔ)上，波形周期之間的對應(yīng)程度的一個數(shù)值數(shù)字。在本實(shí)施例中，再生性因子是根據(jù)零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1，t2，…計算的。
圖11為展示上面圖10中的步驟S101中計算再生性因子的過程的流程圖。下面參照圖11說明計算過程的細(xì)節(jié)。在步驟S201中，在計數(shù)器CNT中設(shè)置初始值‘0’，而在控制變量i中則設(shè)置初始值‘1’。
在步驟S202中，將控制變量i增加‘2’，從而i＝‘3’。在步驟S203中，作出判定條件“0.9t1-ti＜0”是否成立。即，作出判定表示零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t3的數(shù)值是否大于表示90％零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1的數(shù)值。如果判定結(jié)果為‘是’，系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S204在其中將計數(shù)器CNT增加‘1’。然后系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S205。反之，如果步驟S203的判定結(jié)果為‘否’，系統(tǒng)直接進(jìn)行到步驟S205而不執(zhí)行步驟S204。在步驟S205中，作出判定條件“-1.1t1+ti＜0”是否成立。即，作出判定表示零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t3的數(shù)值是否小于表示110％零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1的數(shù)值。如果判定結(jié)果為‘是’，系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S206在其中將計數(shù)器CNT增加‘1’。然后，系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S207。反之，如果步驟S205的判定為‘否’，系統(tǒng)直接進(jìn)行到步驟S207而不執(zhí)行步驟S206。
在步驟S207中，作出判定控制變量i是否等于‘7’。如果判定結(jié)果為‘否’，系統(tǒng)返回到前面的步驟S202。此后，重復(fù)執(zhí)行兩次步驟S202至S207的序列。從而，重復(fù)地對零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t5與t7進(jìn)行步驟S203與S205的上述判定。因此，如果各零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t5與t1大于90％零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1，或者如果它們中各個小于110％零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1，計數(shù)器CNT受到增加(見步驟S204與S206)。
然后，如果檢測到事件“i＝7”，步驟S207的判定便變成‘是’，從而系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S208在其中將控制變量i設(shè)置成‘2’。
在步驟S209中，將控制變量i增加‘2’而i＝‘4’。在步驟S210中作出判定條件“0.9t2-ti＜0”是否成立。即判定零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t4是否大于90％零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t2。如果判定結(jié)果為‘是’，系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S211在其中將計數(shù)器CNT增加‘1’。然后，系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S212。反之，如果步驟S210的判定為‘否’，系統(tǒng)便直接進(jìn)行到步驟S212而不執(zhí)行步驟S211。在步驟S212中，判定條件“-1.1t2+ti＜0”是否成立。即判定零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t4是否小于110％零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t2。如果判定結(jié)果為‘是’，便在步驟S213中將計數(shù)器CNT增加‘1’。然后系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S214。反之，如果判定結(jié)果為‘否’，系統(tǒng)便直接進(jìn)行到步驟S214而不執(zhí)行步驟S213。
在步驟S214中，判定控制變量i是否等于‘8’。如果判定結(jié)果為‘否’，系統(tǒng)返回到前面的步驟S209。此后，重復(fù)執(zhí)行兩次步驟S209至S214序列，從而對各零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t6與t8作出步驟S210與S212的判定。從而，如果各零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t6與t8大于90％零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t2，或者如果它們中各個小于110％零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t2，計數(shù)器CNT便受到增加(見步驟S211與S213)。
如果檢測到事件“i＝8”，步驟S214的判定結(jié)果就成‘是’，而使系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S215，在其中根據(jù)對零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)進(jìn)行判定的次數(shù)在計數(shù)器CNT的值上執(zhí)行正規(guī)化。正規(guī)化的結(jié)果指定再生性因子CR1。圖11的流程圖中包含執(zhí)行12次的判定。從而表示“CNT/12”的一個值指定再生性因子CR1。
同時，如果上述假設(shè)1是合理的(或正確的)而使得音調(diào)周期具有對應(yīng)于兩個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之和的時間長度T1，我們便能提供即使音調(diào)周期改變了四次，數(shù)字聲音信號的波形也不改變的理想狀態(tài)。換言之，數(shù)字聲音信號的波形中基本上同一波形周期重復(fù)四次的理想狀態(tài)。這一理想狀態(tài)滿足下述兩個條件t1＝t3＝t5＝t7以及t2＝t4＝t6＝t8在上述理想狀態(tài)中，上述計算處理產(chǎn)生100％的再生性因子CR1。盡管存在零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)的微小誤差，仍保持這一100％的再生性因子CR1。這便是，只要各零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t3、t5、t7屬于t1±10％的范圍及各零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t4、t6、t8屬于t2±10％的范圍，就保持100％的再生性因子CR1。
如果上述假設(shè)1是錯誤的，在波形周期之間的各變化點(diǎn)上互相相關(guān)的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之間會出現(xiàn)大的差別。在這一情況中，在諸如步驟S203等一些步驟中便很容易出現(xiàn)否定的判定結(jié)果(‘否’)。因此，隨著這種否定的判定結(jié)果出現(xiàn)的次數(shù)的增加會降低再生性因子CR1。
完成了再生性因子CR1的計算之后，程序控制返回到圖10的流程圖。因而，系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S102以便根據(jù)上述假設(shè)2計算數(shù)字聲音信號的波形的再生性因子CR2。假設(shè)2描述音調(diào)周期具有對應(yīng)于四個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之和的時間長度T2。從而，第一音調(diào)周期與四個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1至t4匹配；第二音調(diào)周期與四個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t5至t8匹配；第三音調(diào)周期與四個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t9至t12匹配；及第四音調(diào)周期與四個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t13至t16匹配。然后，對上述零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)性作出判定，其中將第一音調(diào)周期的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)用作判定基礎(chǔ)(或基準(zhǔn))。即判定零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t5至t8、t9至t12、t13至t16是否各在一定誤差范圍內(nèi)與零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1至t4重合。然后，計數(shù)判定上出現(xiàn)肯定結(jié)果(‘是’)的次數(shù)；根據(jù)判定總數(shù)執(zhí)行正規(guī)化；從而計算出再生性因子CR2。
如果假設(shè)2是正確的從而音調(diào)周期的時間長度對應(yīng)于四個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之和，我們便提供了即使音調(diào)周期改變了四次數(shù)字聲音信號的波形也不改變的理想狀態(tài)。這一理想狀態(tài)滿足下述所有條件t1＝t5＝t9＝t13t2＝t6＝t10＝t14t3＝t7＝t11＝t15t4＝t8＝t12＝t16在上述理想狀態(tài)中，計算出的再生性因子CR2為100％。盡管存在著零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)的微小誤差，仍保持這一100％的再生性因子CR2。換言之，只要上述各條件的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)在±10％的誤差范圍內(nèi)互相相等，便保持它。在一些情況中，當(dāng)音調(diào)周期改變時，一些零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)偏離基準(zhǔn)零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)(即第一音調(diào)周期的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù))。在這一情況中，應(yīng)根據(jù)‘偏離的’零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)的數(shù)目降低再生性因子CR2。
下面，系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S103，在其中根據(jù)上述假設(shè)3對數(shù)字聲音信號的波形計算再生性因子CR3。假設(shè)3描述音調(diào)周期具有對應(yīng)于6個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之和的時間長度T3。這里，零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1至t6與第一音調(diào)周期匹配；t7至t12與第二音調(diào)周期匹配；t13至t18與第三音調(diào)周期匹配；及t19至t24與第四音調(diào)周期匹配。然后，對上述零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)性作出判定，其中將第一音調(diào)周期的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)用作基準(zhǔn)。這便是判定第二音調(diào)周期的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t7至t12，第三音調(diào)周期的t13至t18及第四音調(diào)周期的t19至t24是否各在一定的誤差范圍內(nèi)與‘基準(zhǔn)’零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1至t6重合。系統(tǒng)計數(shù)在判定上出現(xiàn)肯定結(jié)果的次數(shù)；根據(jù)作出判定的總次數(shù)執(zhí)行正規(guī)化；從而計算出再生性因子CR3。
在滿足所有下述條件時，系統(tǒng)計算100％的再生性因子CR3t1＝t7＝t13＝t19t2＝t8＝t14＝t20t3＝t9＝t15＝t21t4＝t10＝t16＝t22t5＝t11＝t17＝t23t6＝t12＝t18＝t24盡管存在著零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)的微小誤差，仍保持100％的再生性因子CR3。這便是，只要各條件的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)在±10％的誤差范圍內(nèi)基本上互相相等，便保持它。然而，根據(jù)若干個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)具有大的誤差，降低再生性因子CR3。
下面，系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S104，在其中根據(jù)上述假設(shè)4對數(shù)字聲音信號的波形計算再生性因子CR4。假設(shè)4描述音調(diào)周期具有對應(yīng)于8個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之和的時間長度T4。這里，零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1至t8與第一音調(diào)周期匹配；t9至t16與第二音調(diào)周期匹配；及t17至t24與第三音調(diào)周期匹配。然后，對上述零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)性作出判定，其中將第一音調(diào)周期的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)用作基準(zhǔn)。這便是，判定第二音調(diào)周期的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t9至t16及第三音調(diào)周期的t17至t24是否各在一定的誤差范圍內(nèi)與‘基準(zhǔn)’零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)t1至t8重合。系統(tǒng)計數(shù)判定上出現(xiàn)肯定結(jié)果的次數(shù)；根據(jù)作出判定的總次數(shù)執(zhí)行正規(guī)化；從而計算出再生性因子CR4。
上述步驟S101至S103處理四個音調(diào)周期的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)，而步驟S104處理3個音調(diào)周期的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)(它們對應(yīng)于圖9E中所示的T41至T43)。下面描述為何不同數(shù)目的音調(diào)周期分別用于這些步驟的理由。
步驟S104利用描述音調(diào)周期具有對應(yīng)于8個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)的長時間長度的假設(shè)4。如果步驟S104處理四個音調(diào)周期的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)，雖然假設(shè)4是正確的，除非數(shù)字聲音信號的波形在對應(yīng)于四個音調(diào)周期的極長的時間間隔中是穩(wěn)定的，否則會降低再生性因子CR4。按照數(shù)字聲音信號的波形的性質(zhì)，相同的波形只能保持在相對地短的時間間隔中；然而在時間推移上波形會改變。因此，如果步驟S104處理四個音調(diào)周期，即使假設(shè)4是正確的，也會由于數(shù)字聲音信號的波形的與時間相關(guān)的變化而存在計算出不合理地低的再生性因子CR4的高概率。為了上述理由，步驟S104處理3個音調(diào)周期。
在滿足下述所有條件時，步驟S104計算‘100％’的再生性因子CR4t1＝t9＝t17t2＝t10＝t18t3＝t11＝t19t4＝t12＝t20t5＝t13＝t21t6＝t14＝t22t7＝t15＝t23t8＝t16＝t24盡管存在零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)的微小誤差，仍保持100％的再生性因子CR4。這便是，只要各條件的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)在±10％的誤差范圍內(nèi)基本上互相相等，便保持它。然而，再生性因子CR4是響應(yīng)若干個具有大誤差的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)而降低的。
完成步驟S104之后，系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S105，在其中通過在前面的步驟S101至S104中計算出的再生性因子CR1至CR4上執(zhí)行評價進(jìn)程而作出判定假設(shè)1至4中哪一種假設(shè)最合理。評價進(jìn)程的細(xì)節(jié)由圖12的流程圖示出。在圖12的步驟S301中，判定再生性因子CR1至CR4中哪一個再生性因子最高。如果再生性因子CR1最高，系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S302，在其中判定再生性因子CR1是否大于基準(zhǔn)值‘ref’。如果判定結(jié)果為‘是’，系統(tǒng)確定假設(shè)1是合理的。因此，根據(jù)對應(yīng)于兩個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之和的時間長度T1計算音調(diào)周期。對其它再生性因子CR2至CR4之一為最高的情況作出類似的判定。這便是，判定再生性因子CR2至CR4之一是否大于基準(zhǔn)‘ref’(見步驟S303至S305)。如果判定結(jié)果為‘是’，系統(tǒng)確定假設(shè)2至4之一是合理的。因此，根據(jù)對應(yīng)于合理的假設(shè)的一定時間長度計算音調(diào)周期如下在假設(shè)2的情況中，根據(jù)對應(yīng)于4個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之和的時間長度T2計算音調(diào)周期。在假設(shè)3的情況中，根據(jù)對應(yīng)于6個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之和的時間長度T3計算音調(diào)周期。在假設(shè)4的情況中，根據(jù)對應(yīng)于8個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之和的時間長度T4計算音調(diào)周期。
如果為所有的再生性因子CR1至CR4計算出一個相同的值，則按照由下列不等式表示的優(yōu)先次序選擇它們之一CR1＞CR2＞CR3＞CR4這便是，給予再生性因子CR1最高優(yōu)先級而首先選擇它。
如果再生性因子CR1至CR4中的最高者等于或小于基準(zhǔn)值‘ref’，則步驟S302至S305的所有判定結(jié)果都變成‘否’。在這一情況中，系統(tǒng)不能作出關(guān)于假設(shè)1至4的合理性的結(jié)論。因此，系統(tǒng)決定不選擇假設(shè)。
完成了圖12的流程所示的評價進(jìn)程之后，程序控制返回到圖10的上述流程圖，其中系統(tǒng)進(jìn)行到對應(yīng)于步驟S105的判定結(jié)果的步驟。如果系統(tǒng)決定根據(jù)對應(yīng)于兩個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之和的時間長度T1計算音調(diào)周期，系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S106。在步驟S106中，系統(tǒng)計算4個音調(diào)周期，各對應(yīng)于兩個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)(見圖9B的T11至T14)，將它們提交給正規(guī)化以生成用作數(shù)字聲音信號的正常音調(diào)周期的平均音調(diào)周期。如果系統(tǒng)決定根據(jù)對應(yīng)于四個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之和的時間長度T2計算音調(diào)周期，系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S107。在步驟S107中，系統(tǒng)計算四個音調(diào)周期(見圖9C的T21至T24)，將它們提交給正規(guī)化以生成作用數(shù)字聲音信號的正常音調(diào)周期的平均音調(diào)周期。再者，如果系統(tǒng)決定根據(jù)對應(yīng)于6個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之和的時間長度T3計算音調(diào)周期，系統(tǒng)進(jìn)行到步驟步驟S108。在步驟S108中，系統(tǒng)計算四個音調(diào)周期(見圖9D的T31至T34)，將它們提交給正規(guī)化以生成用作數(shù)字聲音信號的正常音調(diào)周期的平均音調(diào)周期。再者，如果系統(tǒng)決定根據(jù)對應(yīng)于8個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之和的時間長度T4計算音調(diào)周期，系統(tǒng)進(jìn)行到步驟S109。在步驟S109中，系統(tǒng)計算3個音調(diào)周期(見圖9E的T41至T43)，將它們提交給正規(guī)化以生成用作數(shù)字聲音信號的正常音調(diào)周期的平均音調(diào)周期。
完成了上述進(jìn)程之后，系統(tǒng)返回到前面的步驟S101。這樣，重復(fù)上述進(jìn)程來連續(xù)地計算數(shù)字聲音信號的音調(diào)周期。如果在圖12的流程圖中，系統(tǒng)到達(dá)‘無’結(jié)論，則系統(tǒng)不執(zhí)行音調(diào)周期計算。在這一情況中，系統(tǒng)輸出一個信號申明未執(zhí)行音調(diào)周期計算。然后，程序控制返回到圖10中的上述步驟S101。
現(xiàn)在，我們已描述了對數(shù)字聲音信號計算音調(diào)周期的實(shí)例。然而，這種計算同樣能應(yīng)用在數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號上。因此，有可能對數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號計算音調(diào)周期。
如上所述，本實(shí)施例進(jìn)行關(guān)于音調(diào)周期計算的‘仔細(xì)的’過程，如下在所有的假設(shè)1至4的基礎(chǔ)上計算再生性因子，以便選擇提供最高再生性因子的假設(shè)。然后，系統(tǒng)只在其再生性因子屬于容許范圍時才根據(jù)選擇的假設(shè)執(zhí)行音調(diào)周期計算。然而，如果再生性因子位于容許范圍之外，系統(tǒng)不執(zhí)行計算。
下面對本實(shí)施例的系統(tǒng)為何設(shè)計成進(jìn)行‘仔細(xì)的’過程給出說明。
(a)有可能提供與上述本實(shí)施例的過程不同的過程的第一種替代建議。按照它，例如，系統(tǒng)根據(jù)假設(shè)1至4執(zhí)行計算來順序地生成再生性因子；然后在系統(tǒng)進(jìn)行到獲得屬于容許范圍的一個再生性因子時便停止計算；此后，選擇與這一再生性因子對應(yīng)的假設(shè)來計算音調(diào)周期。然而，這一建議不能對付諸如其中某些聲音波形定義對應(yīng)于假設(shè)1與3的再生性因子屬于容許范圍且假設(shè)3的再生性因子高于假設(shè)1的再生性因子的一定場合。在這種場合上，應(yīng)選擇假設(shè)3。然而，過程的第一種替代建議將會錯誤地選擇假設(shè)1，從而必定計算‘錯誤的’音調(diào)周期。這種計算錯誤可以通過使容許范圍變窄來克服。然而，如果變窄了容許范圍，便會使系統(tǒng)頻繁地作出指示不選擇任何假設(shè)的結(jié)論‘無’的機(jī)會增大。
(b)有可能提供與本實(shí)施例的過程不同的過程的第二種替代建議。按照它，系統(tǒng)計算對應(yīng)于假設(shè)1至4的所有再生性因子，使得系統(tǒng)無條件地采用提供最高再生性因子的假設(shè)來計算音調(diào)周期。然而這一建議不能對付諸如所有假設(shè)的再生性因子都同樣地低而一種特定假設(shè)的再生性因子略高于其它再生性因子的一定場合。在這種情況下上、不能保證通過強(qiáng)制采用這一假設(shè)來獲得‘正確的’音調(diào)周期。在數(shù)字聲音信號的波形在電平上急劇地變化的情況中，存在著所有假設(shè)的再生性因子必定是低的極大機(jī)會。
(c)由于過程的第一與第二種替代建議可能受(a)與(b)中所描述的問題的困擾，我們能得出結(jié)論本實(shí)施例的過程是有效的。因此，本實(shí)施例按照仔細(xì)的過程執(zhí)行音調(diào)周期計算來避免產(chǎn)生‘不充分的’音調(diào)周期。
如上所述，音調(diào)周期是分別對數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號計算的。然后將這些音調(diào)周期順序地報告給評分部件13。然后，在分別為數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號計算的音調(diào)周期之間的偏移以及由電平檢測部件12檢測到的數(shù)字聲音信號與數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號的電平之間的偏移上執(zhí)行綜合評價。從而，評分部件13通過一定的分?jǐn)?shù)來評分歌手的一首歌曲，然后將分?jǐn)?shù)可見地顯示在顯示單元14的屏幕上?！睠〕本實(shí)施例的性能研究中的結(jié)果我們進(jìn)行了關(guān)于本實(shí)施例的音調(diào)檢測裝置的性能的研究，其中應(yīng)用了各式各樣的操作條件來評價相對于本實(shí)施例所計算的音調(diào)周期的檢測次數(shù)與檢測誤差。圖13至16示出研究的結(jié)果。圖13示出測定實(shí)際范圍中的音調(diào)周期的檢測測量結(jié)果，其中將執(zhí)行線性內(nèi)插的電路用作四倍附加抽樣部件7，并以多種方式改變其附加抽樣頻率。圖13的測量結(jié)果顯示實(shí)際范圍中的檢測誤差能通過執(zhí)行對應(yīng)于四倍附加抽樣的內(nèi)插充分地減小。圖14示出用相對于下述兩種情況的各輸入頻率測定檢測音調(diào)周期所必需的延時的測量結(jié)果(i)第一種情況，用‘m＝3’表示(見圖14中的虛線)，其中在3個音調(diào)周期之間的相互關(guān)系的基礎(chǔ)上檢測音調(diào)周期；以及(ii)第二種情況，用‘m＝4’表示(見圖14中的實(shí)線)，其中在4個音調(diào)周期之間的相互關(guān)系的基礎(chǔ)上檢測音調(diào)周期。
圖14的測量結(jié)果顯示用于檢測音調(diào)周期的延時次數(shù)在m＝3、m＝4等情況中能位于適當(dāng)?shù)姆秶?。圖15示出表示執(zhí)行音調(diào)周期的求平均值次數(shù)與抽取誤差之間的關(guān)系的曲線。圖16示出檢測適當(dāng)數(shù)目的前面的波形周期互相比較來獲得精確的音調(diào)周期所進(jìn)行的實(shí)驗結(jié)果。按照實(shí)驗結(jié)果，如果通過在兩個前面的波形周期上執(zhí)行比較來檢測音調(diào)周期，抽取誤差會相對地大，而在5個前面的波形周期上執(zhí)行比較會檢測出錯誤的音調(diào)周期，因為這些波形周期太老不適用于檢測音調(diào)周期。簡言之，圖16中示出的實(shí)驗結(jié)果顯示對于檢測正確的音調(diào)周期，比較3或4個前面的波形周期最佳?！睤〕修正本實(shí)施例可用各種方式修正，下面描述它們。
(1)本實(shí)施例的系統(tǒng)分別對音調(diào)周期檢測零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)程度，借此判定對應(yīng)于‘2n’個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)(‘n’為整數(shù))之和的音調(diào)周期的假設(shè)是否合理。這一音調(diào)檢測方法可用下述另一方法替代可將該系統(tǒng)重新設(shè)計成通過對為‘n’選擇的各數(shù)字計算‘2n’個零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)之和來計算一定數(shù)目的音調(diào)周期。然后，系統(tǒng)根據(jù)所計算的音調(diào)周期之間的分散最小的數(shù)目選擇一定的‘n’，從而最終選擇了‘適當(dāng)’的音調(diào)周期。例如，如果在圖9B至9E中所示的時間之間的分散中時間T11至T14之間的分散最小，便采用時間T11至T14的平均值作為音調(diào)周期。類似地，如果時間T21至T24之間的分散最小，便將時間T21至T24的平均值用作音調(diào)周期。從而，音調(diào)周期是通過選擇時間之間的最小分散來確定的。
有可能組合根據(jù)分散來檢測音調(diào)周期的上述方法及根據(jù)零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)來檢測音調(diào)周期的前面提到的方法。在這一情況中，在零點(diǎn)交叉間隔數(shù)據(jù)以及音調(diào)周期的時間(或時間長度)之間的分散上執(zhí)行綜合評價，從而選擇適當(dāng)?shù)囊粽{(diào)周期。
(2)本實(shí)施例是設(shè)計成為二進(jìn)制部件8采用‘固定’的屏蔽區(qū)△的。通常出現(xiàn)在聲音波形的零電平周圍的微小波動的幅度取決于作為整體的聲音波形的總幅度。因此，在某些情況中，難于為屏蔽區(qū)△設(shè)定一個適當(dāng)?shù)膶挾?。為了對付這一問題，可以引入一種新的方法來設(shè)定(或控制)二進(jìn)制部件8的屏蔽區(qū)△的寬度，如下如對于數(shù)字聲音信號或數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號檢測幅度。然后，用一定的系數(shù)去乘該幅度。從而，根據(jù)相乘后的幅度控制屏蔽區(qū)△。
(3)本實(shí)施例是設(shè)計成用數(shù)字處理來檢測音調(diào)周期的。然而，可將系統(tǒng)重新設(shè)計成采用模擬技術(shù)的。例如，零點(diǎn)交叉間隔是直接從模擬聲音波形檢測的；然后根據(jù)它們來檢測音調(diào)周期。
最后，由于本發(fā)明可以以多種形式實(shí)施而不脫離其基本特征的精神，因此本實(shí)施例是示例性的而非限制性的，由于本發(fā)明的范圍是由所附的權(quán)利要求書而非它們前面的描述定義的，因而落入權(quán)利要求書的集合與界限或這些集合與界限的等效物內(nèi)的所有改變都是旨在包含在權(quán)利要求書中的。
權(quán)利要求
1.一種音調(diào)檢測裝置，包括零點(diǎn)交叉間隔測定裝置，用于測定接連地出現(xiàn)在聲音波形中的零點(diǎn)交叉間隔(t1，t2，…)；以及音調(diào)計算裝置，采用音調(diào)周期對應(yīng)于‘2n’個零點(diǎn)交叉間隔之和(其中T＝t1+t2+…+t2n)的假設(shè)，其中數(shù)字‘n’選自不小于‘1’的整數(shù)范圍中，該音調(diào)計算裝置根據(jù)零點(diǎn)交叉間隔執(zhí)行計算來順序地生成波形周期之間的對應(yīng)程度，其中各對應(yīng)程度是相對于聲音波形中互相鄰接地放置以構(gòu)成聲音波形的一部分的‘m’個波形周期(其中‘m’為不小于‘2’的整數(shù))計算的，使得音調(diào)計算裝置通過從計算的對應(yīng)程度中為數(shù)字‘n’選擇產(chǎn)生最高對應(yīng)程度的一定整數(shù)來確定音調(diào)周期，其中如果數(shù)字‘n’成為大于一個預(yù)定的數(shù)，該音調(diào)計算裝置便減小數(shù)字‘m’來確定音調(diào)周期。
2.權(quán)利要求1中所定義的音調(diào)檢測裝置，還包括平均裝置，用于在音調(diào)計算裝置為數(shù)字‘n’選擇了產(chǎn)生最高對應(yīng)程度的一定整數(shù)之后，求出相對于‘m’個波形周期且各波形周期對應(yīng)于‘2n’個零點(diǎn)交叉間隔的音調(diào)周期的平均值。
3.一種音調(diào)檢測裝置，包括零點(diǎn)交叉間隔測定裝置，用于測定接連地聲音波形中出現(xiàn)的零點(diǎn)交叉間隔(t1，t2，…)；以及音調(diào)計算裝置，采用音調(diào)周期對應(yīng)于‘2n’個零點(diǎn)交叉間隔之和(其中T＝t1+t2+…+t2n)的假設(shè)，其中數(shù)字‘n’選自不小于‘1’的整數(shù)范圍中，該音調(diào)計算裝置根據(jù)零點(diǎn)交叉間隔執(zhí)行計算來順序地生成波形周期之間的對應(yīng)程度，其中各對應(yīng)程度是相對于在聲音波形中互相鄰接地放置以便構(gòu)成聲音波形的一部分的‘m’個波形周期(其中‘m’為不小于‘2’的整數(shù))計算的，使得該音調(diào)計算裝置通過在計算出的對應(yīng)程度中為數(shù)字‘n’選擇產(chǎn)生最高對應(yīng)程度的一定整數(shù)來確定音調(diào)周期。
4.權(quán)利要求3中所定義的音調(diào)檢測裝置，其中在音調(diào)計算裝置中如果數(shù)字‘n’不大于預(yù)定的數(shù)則設(shè)定數(shù)字‘m’為‘4’，而如果數(shù)字‘n’大于該預(yù)定的數(shù)，則設(shè)定數(shù)字‘m’為‘3’。
5.權(quán)利要求3中所定義的音調(diào)檢測裝置，其中該音調(diào)計算裝置相對于對應(yīng)于音調(diào)周期的‘2n’個零點(diǎn)交叉間隔的各個，計數(shù)在一定的誤差范圍內(nèi)的‘m’個波形周期中重復(fù)地出現(xiàn)的同一時間長度的次數(shù)，使得該音調(diào)計算裝置能根據(jù)分別對‘2n’零點(diǎn)交叉間隔計數(shù)的次數(shù)之和計算波形周期之間的對應(yīng)程度。
6.一種音調(diào)檢測裝置，包括零點(diǎn)交叉間隔測定裝置，用于測定聲音波形中接連地出現(xiàn)的零點(diǎn)交叉間隔(t1，t2，…)；以及音調(diào)計算裝置，采用音調(diào)周期對應(yīng)于‘2n’個零點(diǎn)交叉間隔之和(其中T＝t1+t2+…+t2n)的假設(shè)，其中數(shù)字‘n’選自不小于‘1’的整數(shù)的范圍中，該音調(diào)計算裝置根據(jù)零點(diǎn)交叉間隔執(zhí)行計算以順序地生成波形周期之間的對應(yīng)程度，其中各對應(yīng)程度是相對于聲音波形中互相鄰接地放置以便構(gòu)成聲音波形的一部分的‘m’個波形周期(其中‘m’為不小于‘2’的整數(shù))計算的，使得該音調(diào)計算裝置能通過在計算出的對應(yīng)程度屬于一定的容許范圍時為數(shù)字‘n’選擇產(chǎn)生最高對應(yīng)程度的一定整數(shù)而確定音調(diào)周期，而在對應(yīng)程度偏離該一定容許范圍時，該音調(diào)計算裝置不確定音調(diào)周期。
7.一種音調(diào)檢測裝置，包括零點(diǎn)交叉間隔測定裝置，用于測定聲音波形中接連地出現(xiàn)的零點(diǎn)交叉間隔(t1，t2，…)；以及音調(diào)計算裝置，采用音調(diào)周期對應(yīng)于‘2n’個零點(diǎn)交叉間隔之和(其中T＝t1+t2+…+t2n)的假設(shè)，其中數(shù)字‘n’選自不小于‘1’的整數(shù)的范圍中，該音調(diào)計算裝置根據(jù)零點(diǎn)交叉間隔執(zhí)行計算以順序地生成波形周期之間的對應(yīng)程度，其中各對應(yīng)程度是相對于聲音波形中互相鄰接地放置以便構(gòu)成聲音波形的一部分的‘m’個波形周期(其中‘m’為不小于‘2’的整數(shù))計算的，使得音調(diào)計算裝置能通過從計算的對應(yīng)程度中為數(shù)字‘n’選擇產(chǎn)生最高對應(yīng)程度的一定整數(shù)來確定音調(diào)周期，其中該零點(diǎn)交叉間隔測定裝置略去等于或小于下限值的測定出的零點(diǎn)交叉間隔，而如果測定出的零點(diǎn)交叉間隔超過上限值時，該零點(diǎn)交叉間隔測定裝置采用上限值來替代測定的零點(diǎn)交叉間隔。
8.一種音調(diào)檢測裝置，包括附加抽樣裝置，用于將輸入數(shù)字聲音信號的抽樣頻率乘以一定的倍數(shù)，以便生成倍數(shù)頻率的數(shù)字聲音信號；二進(jìn)制裝置，用于將附加抽樣裝置輸出的數(shù)字聲音信號與一定的電平比較，以便將它們轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號；零點(diǎn)交叉間隔測定裝置，用于根據(jù)二進(jìn)制信號測定零點(diǎn)交叉間隔(t1，t2，…)，其中這些零點(diǎn)交叉間隔接連地出現(xiàn)在根據(jù)數(shù)字聲音信號形成的聲音波形上；以及音調(diào)計算裝置，采用音調(diào)周期對應(yīng)于‘2n’個零點(diǎn)交叉間隔之和(其中T＝t1+t2+…+t2n)的假設(shè)，其中數(shù)字‘n’選自不小于‘1’的整數(shù)的范圍中，該音調(diào)計算裝置根據(jù)零點(diǎn)交叉間隔執(zhí)行計算以順序地生成波形周期之間的對應(yīng)程度，其中各對應(yīng)程度是相對于聲音波形中互相鄰接地放置以便構(gòu)成聲音波形的一部分的‘m’個波形周期(其中‘m’為不小于‘2’的整數(shù))計算的，使得音調(diào)計算裝置能通過從計算的對應(yīng)程度中為數(shù)字‘n’選擇產(chǎn)生最高對應(yīng)程度的一定整數(shù)來確定音調(diào)周期。
9.一種音調(diào)檢測裝置，包括二進(jìn)制裝置，用于在基準(zhǔn)零電平的基礎(chǔ)上在聲音濾形上執(zhí)行二進(jìn)制運(yùn)算，以便生成二進(jìn)制信號；零點(diǎn)交叉間隔測定裝置，用于根據(jù)二進(jìn)制信號測定零點(diǎn)交叉間隔(t1，t2，…)，其中這些零點(diǎn)交叉間隔接連地出現(xiàn)在聲音波形中；以及音調(diào)計算裝置，采用音調(diào)周期對應(yīng)于‘2n’個零點(diǎn)交叉間隔之和(其中T＝t1+t2+…+t2n)的假設(shè)，其中數(shù)字‘n’選自不小于‘1’的整數(shù)的范圍中，該音調(diào)計算裝置根據(jù)零點(diǎn)交叉間隔執(zhí)行計算以順序地生成波形周期之間的對應(yīng)程度，其中各對應(yīng)程度是相對于聲音波形中互相鄰接地放置以便構(gòu)成聲音波形的一部分的‘m’個波形周期(其中‘m’為不小于‘2’的整數(shù))計算的，使得音調(diào)計算裝置能通過從計算的對應(yīng)程度中為數(shù)字‘n’選擇產(chǎn)生最高對應(yīng)程度的一定整數(shù)來確定音調(diào)周期。其中該二進(jìn)制裝置在基準(zhǔn)零電平周圍設(shè)定一個屏蔽區(qū)，使得二進(jìn)制裝置只在其電平在時間推移上變化的聲音波形穿過該屏蔽區(qū)時才轉(zhuǎn)變該二進(jìn)制信號，而在聲音波形在屏蔽區(qū)內(nèi)部移動時該二進(jìn)制裝置保持剛在聲音波形進(jìn)入屏蔽區(qū)之前生成的二進(jìn)制信號。
10.權(quán)利要求9中所定義的音調(diào)檢測裝置，其中該屏蔽區(qū)的寬度是控制成響應(yīng)聲音波形的幅度而改變的。
11.一種音調(diào)檢測裝置，包括附加抽樣裝置，用于在提供給它的表示人類聲音的輸入數(shù)字信號上執(zhí)行附加抽樣操作，以便用一定的倍數(shù)實(shí)行乘法來提高抽樣頻率，從而產(chǎn)生具有相乘后的頻率并表示聲音波形的數(shù)字聲音信號；二進(jìn)制裝置，用于根據(jù)數(shù)字聲音信號產(chǎn)生二進(jìn)制信號，其中該二進(jìn)制信號只在其電平在時間間隔上變化的聲音波形穿過設(shè)置在零電平周圍的一個屏蔽區(qū)時才轉(zhuǎn)變，而在聲音波形在該屏蔽區(qū)內(nèi)部移動的持續(xù)時間內(nèi)二進(jìn)制信號保持不變；零點(diǎn)交叉間隔測定裝置，用于測定聲音波形在其上與零電平線交叉的多個零點(diǎn)交叉間隔，其中測定的零點(diǎn)交叉間隔是接連地布置在時軸上的；以及音調(diào)計算裝置，采用音調(diào)周期對應(yīng)于‘2n’個零點(diǎn)交叉間隔之和的假設(shè)，其中數(shù)字‘n’選自不小于‘1’的整數(shù)的范圍中，該音調(diào)計算裝置根據(jù)零點(diǎn)交叉間隔執(zhí)行計算以順序地生成波形周期之間的對應(yīng)程度，其中各對應(yīng)程度是相對于聲音波形中互相鄰接地放置以便構(gòu)成聲音波形的一部分的‘m’個波形周期(其中‘m’為不小于‘2’的整數(shù))計算的，使得音調(diào)計算裝置能通過從計算的對應(yīng)程度中為數(shù)字‘n’選擇產(chǎn)生最高對應(yīng)程度的一定整數(shù)來確定音調(diào)周期。
12.權(quán)利要求11中所定義的音調(diào)檢測裝置，其中將該一定的倍數(shù)設(shè)定為‘4’，使得數(shù)字聲音信號的相乘后的頻率比抽樣頻率高四倍。
13.權(quán)利要求11中所定義的音調(diào)檢測裝置，其中的數(shù)字‘m’是根據(jù)數(shù)字‘2n’確定的，‘2n’為對應(yīng)于一個音調(diào)周期的零點(diǎn)交叉間隔數(shù)且不小于‘3’。
14.權(quán)利要求11中所定義的音調(diào)檢測裝置，其中設(shè)置在零電平線周圍的屏蔽區(qū)的寬度是控制成響應(yīng)聲音波形的幅度而改變的。
15.權(quán)利要求11中所定義的音調(diào)檢測裝置，還包括存儲裝置，用于存儲由零點(diǎn)交叉間隔測定裝置測定的且只屬于預(yù)定的范圍的零點(diǎn)交叉間隔，使得讀出與提供給音調(diào)計算裝置的是存儲在該存儲裝置中的零點(diǎn)交叉間隔。
全文摘要
音調(diào)檢測裝置在輸入數(shù)字信號上執(zhí)行附加抽樣操作以便將抽樣頻率乘以一定的倍數(shù)。從而該裝置產(chǎn)生相乘后的頻率的數(shù)字聲音信號，根據(jù)它們生成二進(jìn)制信號。接著，該裝置測定聲音波形與零電平線交叉的零點(diǎn)交叉間隔，在零點(diǎn)交叉間隔上執(zhí)行計算以順序地產(chǎn)生波形周期之間的對應(yīng)程度，通過從計算的對應(yīng)程度中為數(shù)字‘n’選擇產(chǎn)生最高對應(yīng)程度的一定整數(shù)來確定音調(diào)周期。
文檔編號G10L25/90GK1162113SQ97100428
公開日1997年10月15日 申請日期1997年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月16日
發(fā)明者大圣寺健, 若森康男, 鈴木俊彥, 山本裕介 申請人:雅馬哈株式會社