一种数字音准检测模块及音准检测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种数字音准检测模块及音准检测系统，包括：检测输入信号，确定音头的端点检测单元；连接于端点检测单元的输出端，适于以音头为起始点确定待测信号的主要发音阶段获取单元；连接于主要发音阶段获取单元的输出端，适于对待测信号检测得到第一精度的基频的第一基音检测单元；连接于第一基音检测单元的输出端，适于滤除第一精度的基频所在频率区间以外的频率的滤波单元；连接于滤波单元的输出端，适于对滤波后的待测信号检测得到第二精度的基频的第二基音检测单元，第二精度大于第一精度。本实用新型专利技术采用非实时检测的方法，结果准确、客观；采用数字信号处理的方式，基频精度可达到0.01音分级；且抗噪声干扰，结果准确性高。

【技术实现步骤摘要】
一种数字音准检测模块及音准检测系统
本技术涉及乐器检测领域，特别是涉及一种数字音准检测模块及音准检测系统。
技术介绍
目前的音准检测主要应用于乐器调律与电子乐器音高验证这两个场景。在乐器调律的场景，对结果的精度要求并不严格，允许音分级的误差。用户注重使用感受，需要能应对各种检测场景；需要结果的实时响应、随时响应。目前已经有很多现成的解决方案了。在电子乐器音高验证的场景，对结果的精度要求十分严格，需要达到音分级甚至更高的精度。检测方式可以标准化，对同一信号测量多次，结果应该是可重复的；不需要实时，更需要关注发音后的平稳阶段。目前现有的解决方案昂贵，且依旧存在一些问题。例如国家轻工业乐器质量监督检测中心(广州)在检测音高时所使用的Tuning-SetCTS-32-C音准仪，其售价到达了万元以上，但在精度、抗噪性、读数稳定与客观性上都有较大的问题：1、目前音准仪的一个最大的问题就在读数稳定与客观性上，传统音准仪基本都是实时读数，但实际乐器的音高往往是摇摆的。这样就造成测量结果始终带有人的主观因素，根本无法确认一个确定的客观读数，且不同仪器存在音分级的误差后，没有标准能判断究竟哪个才是对的。2、在精度上，以Tuning-SetCTS-32-C音准仪为例，它能达到的最高精度为0.1音分。3、在抗噪性方面，对一个信号加上粉噪音(-14db)后，音准仪得出的结果与标准值偏差很大，不能正确的测出结果。因此，如何提高电子乐器音高验证场景中的音准检测的客观性、精确性及抗噪性已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种数字音准检测模块及音准检测系统，用于解决现有技术中的电子乐器音高验证场景中音准检测的客观性、精确性及抗噪性低等问题。技术为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种数字音准检测模块，所述数字音准检测模块至少包括：适于检测输入的数字信号，进而确定待测信号的音头的端点检测单元；连接于所述端点检测单元的输出端，适于以所述音头为起始点获取主要发音阶段，进而确定所述待测信号的主要发音阶段获取单元；连接于所述主要发音阶段获取单元的输出端，适于对所述待测信号进行第一基音检测，得到第一精度的基频的第一基音检测单元；连接于所述第一基音检测单元的输出端，适于滤除所述第一精度的基频所在频率区间以外的频率，以滤除噪声及谐波干扰的滤波单元；连接于所述滤波单元的输出端，适于对滤波后的所述待测信号进行第二基音检测，得到第二精度的基频的第二基音检测单元，所述第二精度的基频的值即为音准的值，所述第二精度大于所述第一精度。优选地，所述滤波单元为滤波器。更优选地，所述滤波单元为低通滤波器或带通滤波器。为实现上述目的及其他相关目的，本技术还提供一种音准检测系统，所述音准检测系统至少包括：信号采集设备及上述数字音准检测模块；所述信号采集设备接收待测音频信号，对所述待测音频信号进行数据采集；所述数字音准检测模块连接于所述信号采集设备的输出端，对所述信号采集设备输出的数字信号进行音准检测，以得到所述待测音频信号的音准检测结果。优选地，所述待测音频信号为模拟信号或数字信号。优选地，所述信号采集设备包括存储器、电脑或声卡。如上所述，本技术的数字音准检测模块及音准检测系统，具有以下有益效果：1、本技术采用非实时检测的方法，能得出准确稳定的读数，解决了现有音准仪中读数一直变化，造成结果不准确、不客观的问题。2、本技术采用数字信号处理的方式，最后得出的基频精度高，能达到0.01音分级的精度，远远高于现有的解决方案。3、本技术在检测过程中，排除噪声干扰，提高了结果的准确性。附图说明图1显示为本技术的数字音准检测技术的原理示意图。图2显示为本技术的数字音准检测模块的结构示意图。图3显示为本技术的音准检测系统的结构示意图。元件标号说明S1～S5步骤S11～S13、S31～S32、S51～S52步骤1数字音准检测模块11端点检测单元12主要发音阶段获取单元13第一基音检测单元14滤波单元15第二基音检测单元2待测乐器3声卡4音准检测系统具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1～图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，遂图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例一如图1所示，本技术提供一种数字音准检测技术，所述数字音准检测技术至少包括：步骤S1：对输入的数字信号进行端点检测，以确定待测信号的音头。具体地，输入的信号为数字信号，同一个音输入的数字信号是相同的，以确保输入的数字信号中不带入人为的因素(力度、按压时间等)，以提高检测结果的客观性。基于所述音头将输入的数字信号中的音乐信号时段及非音乐信号时段区分开，以准确定义音乐信号的起始点。在本实施例中，默认输入的数字信号为单声道，采样率fS＝44100Hz；若要对双通道信号进行检测，则需要分左右通道分别进行检测，在此不一一赘述。具体地，所述端点检测具体包括以下步骤：步骤S11：依次计算所述数字信号各采样点的能量。更具体地，在本实施例中，能量为信号的绝对值。步骤S12：将所述数字信号各采样点的能量与其之前设定数量个采样点的平均能量进行比较。更具体地，当所述设定数量越多的时候，抗噪声干扰的能力就越弱；当所述设定数量太少的时候，可能检测不到端点，进而无法确定所述待测信号的音头。因此，在本实施例中，所述设定数量为1024，也可适当放大或缩小至128～4096(包括128及4096)。在实际应用中，可根据设备及环境因素确定所述设定数量的值，以能获取准确的音头位置为准，不以本实施例为限。步骤S13：若两者的比值超过设定比值，则判定当前采样点的能量产生突变，将当前采样点定义为所述待测信号的音头。更具体地，当所述设定比值越大的时候，端点检测对突变产生的响应就越慢，当所述设定比值越小的时候，抗噪声干扰的能力就越弱。在本实施例中，两者的比值设定为：当前采样点的能量/前设定数量个采样点的平均能量，在本实施例中，所述设定比值设定为8，也可适当放大或缩小至4～16(包括4及16)。两者的比值也可以设定为：前设定数量个采样点的平均能量/当前采样点的能量，则所述设定比值的范围为上一种情况的倒数，在此不一一赘述。在实际应用中，可在响应速度和抗噪声干扰能力之间进行权衡，以确定所述设定比值的数值，不以本实施例为限。步骤S2：以所述音头为起始点获取主要发音阶段，进而确定所述待测信号。具体地，在本实施例中，默认输入的数字信号的采样率为44100的情况下，取所述音头起始点之后65536个采样点作为主要发音阶段的信号，以主要发音阶段的信号作为所述待测信号，在本实施例中，所述主要发音阶段的时长为1.5秒，当采样率发生变化的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字音准检测模块，其特征在于，所述数字音准检测模块至少包括：适于检测输入的数字信号，进而确定待测信号的音头的端点检测单元；连接于所述端点检测单元的输出端，适于以所述音头为起始点获取主要发音阶段，进而确定所述待测信号的主要发音阶段获取单元；连接于所述主要发音阶段获取单元的输出端，适于对所述待测信号进行第一基音检测，得到第一精度的基频的第一基音检测单元；连接于所述第一基音检测单元的输出端，适于滤除所述第一精度的基频所在频率区间以外的频率，以滤除噪声及谐波干扰的滤波单元；连接于所述滤波单元的输出端，适于对滤波后的所述待测信号进行第二基音检测，得到第二精度的基频的第二基音检测单元，所述第二精度的基频的值即为音准的值，所述第二精度大于所述第一精度。

【技术特征摘要】
1.一种数字音准检测模块，其特征在于，所述数字音准检测模块至少包括：适于检测输入的数字信号，进而确定待测信号的音头的端点检测单元；连接于所述端点检测单元的输出端，适于以所述音头为起始点获取主要发音阶段，进而确定所述待测信号的主要发音阶段获取单元；连接于所述主要发音阶段获取单元的输出端，适于对所述待测信号进行第一基音检测，得到第一精度的基频的第一基音检测单元；连接于所述第一基音检测单元的输出端，适于滤除所述第一精度的基频所在频率区间以外的频率，以滤除噪声及谐波干扰的滤波单元；连接于所述滤波单元的输出端，适于对滤波后的所述待测信号进行第二基音检测，得到第二精度的基频的第二基音检测单元，所述第二精度的基频的值即为音准的值，所述第二精度大于所述第一精度。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢奇彬，陈洁珺，廖钊，
申请(专利权)人：得理电子上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31