本发明专利技术说明了用于对声音信号进行和声的方法和声合成器。所述和声方法包括：接收输入声音信号；识别所述声音信号的音高轨迹；将和声音程矢量校准到所述输入声音信号的音高轨迹，以形成经校准的和声音高轨迹；并且根据所述经校准的和声音高轨迹来合成和声。本发明专利技术的和声方法和和声合成器适合不具备良好节奏感的歌手并且还不会牺牲和谐音的质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术通常涉及和声器(vocal harmonizer)以及用于进行和声的方法。
技术介绍
术语“和声(vocal harmony) ”可以是指唱出的与主声(lead vocal)相调和的旋律谱线(melodic line)。“和声”将伴奏(accompaniment)加入到包含主旋律的主声乐中。在本专利技术中，术语“和声”和“伴奏”可交換使用。通过正确地加入和声能够显著提高无伴奏的主旋律(lead melody)的声色。此外，如果加入伴奏，无伴奏的主声所暴露出来的瑕疵可以被转换为令人愉悦的声音特性。例如，作为ー个示例，将主声与伴奏声之间的谐波相位差异(harmonic phase discrepancy)转换为人耳所感兴趣的感知振幅和频率差异。这是和声在商业化音乐制作中如此流行的原因之 一。然而，与主旋律不同，声乐伴奏旋律对于大部分人来说通常难以学习。甚至对于专业歌手来说，必须花时间预先练习也是常见的。这就催生了多种和声合成方法。—种被认为起源于格里高利圣咏(Gregorian Chants)的用于从主声谱线衍生出和声谱线(伴奏旋律)的传统方法(称为458法)是通过随意地使用完全四度音程(4thinterval)或完全五度音程(5th interval)或八度音程(octave (8ve) interval)来实现的。然而，在同期音乐中，完全四度音程或完全五度音程在最常见的大音阶(major scale)中引入了潜在的不和谐音(dissonance),这些不和谐音具有不期望被分别升号(sharpen)和降号(flatten)的第四音符和第七音符。在小音阶中，根据小音阶的种类，它们能够引入各种不和谐音。八度音程不会引入这样的不和谐音，这是因为它们是和声的特例，其中上述两个音符的所有泛音(overtone)的完全校准的。然而，这产生出与纯合唱(perfect unison)非常类似的效果，而难以获得和声的效果。已报道的上述方法的改进方法(称为458-11法)在需要歌曲曲调(songkey)的用户说明的情况下部分地修正了这ー问题。这一信息使得能够使用大三度(major 3rd)音程和小三度(minor 3rd)音程。然而，即使解决了自然曲调之外的音符的引入上的不协调，但这样的方法仍不能解决曲调内的音符上的不协调。从20世界70年代起，声音编码器(vocoder)就已经在音乐制作中流行起来，特别是用于产生机器人般的声音。Electro-HarmonixVoicebox就是这样ー种声音编码器,其使用作为载体(carrier)的乐器(例如，吉他)输入和作为调制器(modulator)的人声来产生和声。在这个被称为辅助设备(AUX)的配置中，歌手和乐手(理想地，是同一个人)负责同步化，从而不需要用于校准的机器。然而，和声输入的要求使得该配置更适用于训练有素的音乐家，而不适于不具备任何特殊的音乐能力的歌手。例如Kageyama发布的卡拉OK设备和Antare发布的和声发生器(在MIDI跟踪模式下的和弦中)等目前的解决方案使用更加先进的再合成技术(re-synthesistechnique)。然而，上述解决方案不存在输入乐器，并且歌手需要与节拍器或背景乐曲(backing track)同步。Antare发布的和声发生器更像是音乐制作人或录音师的工具,所以同步化通常要求在录音后进行手工修正。Kageyama发布的卡拉OK设备是为不必具有音乐天赋但要求具有ー些节奏感(即能够与背景乐曲合拍地歌唱(手动同步))的人们定制的设备。
技术实现思路
基于以上问题，本专利技术提出了用于对声音信号进行和声的方法和合成器。在ー个实施例中，提供了ー种用于对声音信号进行和声的方法。所述方法的步骤包括接收输入声音信号；识别所述声音信号的音高轨迹；将和声音程矢量校准到所述输入声音信号的音高轨迹，以形成经校准的和声音高轨迹；并且根据所述经校准的和声音高轨迹来合成和声。根据另ー实施例,提供了ー种用于根据上述方法对声音信号进行和声的和声合成器。附图说明下面參照附图说明了本专利技术的示例性实施例。 图I是实施例的和声合成器。图2是实施例的用于对声音信号进行和声的流程图。图3是实施例的用于对声音信号进行和声的流程图。图4是实施例的曲调与音符的值的确定的图表。图5是再合成的图。图6是MIDI模进(MIDI sequence)的内容的第一节。图7是MIDI音高轨迹与演唱的主声(sung vocal lead)的译码(interpretation)的音高轨迹之间的比较。图8表示原始的音高轨迹和译码阶段之后的音高轨迹。图9表示经译码的音高轨迹和MIDI音高轨迹的校准。图10是声谱图的比较。具体实施例图I是实施例的和声合成器。和声合成器100包括译码单兀101、校准单兀(alignment unit) 102、MIDI单兀103、再校准单元104和语音合成器105。译码单元101可用于接收主声的输入114，以获取音高轨迹。主声的输入114也可以是指声音信号的输入或主声输入。声音信号可以是模拟信号。在一个实施例中，主声输入114的音高轨迹的译码111与来自MIDI单元103的主声MIDI音高轨迹108进行校准。然后，在再校准单元104处使用校准数据106对MIDI音程轨迹116进行再校准，MIDI音程轨迹116是在107处通过MIDI主声108与伴奏轨迹109之间的关系获得的。此后，再校准的MIDI音程轨迹110与主声输入的译码117进行同步，并且可以在112处添加矢量，以获得用于对伴奏声(和声)进行合成的目标音高轨迹113。将目标音高轨迹113与最初的主声输入114 一起输入到高质量声音合成器(语音合成器105)，主声输入114可以是再次合成的或者直接添加至和声信号(这取决于是否需要音高修正)。在信号处理中，术语“合成”说明产生了什么。在115处对合成阶段的输出进行不同的加权以及求和，从而获得两个分离的通道以获得立体的和声。为实现空间深度，可以进ー步向最終的输出施加混响(reverberation)。各种实施例提供了以下机理在不需要辅助乐器或与背景乐曲的同步的情况下，通过主声来合成和声，从而有效地通过独唱的主声实现了“ A Capella”声乐。可能需要和声信息，但是和声信息可以是MIDI文件的形式。可通过使用这里说明的可靠的音高同步法自动地进行同步化。这可以消除手工同步或和声信息的输入的需要，从而使其更适合于非音乐家。 各种实施例还提供用于和声的自动合成的系统和方法。本专利技术的实施例认识到并对以下情况进行考虑现有的创新既考虑到不同位置处的不和谐音(例如，非和谐音程或冲突音程)，又需要用户具有一些音乐能力。本专利技术的实施例提供了如下ー种方法，该方法即使对于仅具有较弱的协调感和节奏感的普通歌手而言也能够自动合成和声。如图10所示，该方法已通过音谱图比较以及主观听音测试(subjective listening tests)进行了评估。这种方法以及两种流行的现有方法的音谱图与人声的音谱图的比较显示出这种方法最有最少的不和谐音并且最近似于自然的人声。由本领域内的专业人士和非专业人士分别进行的主观听音测试证实了 使用这种方法合成的和声听起来在和谐(consonance)、音节本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.03.15 SG 201101825-61.ー种对声音信号进行和声的方法，所述方法包括以下步骤 接收输入声音信号； 识别所述声音信号的音高轨迹； 将和声音程矢量校准到所述输入声音信号的音高轨迹，以形成经校准的和声音高轨迹；并且 根据所述经校准的和声音高轨迹来合成和声。2.根据权利要求I所述的方法，其中，将和声音程的音高轨迹校准到所述声音信号的音高轨迹的所述步骤包括 将基准音高轨迹校准到所述输入声音信号的音高轨迹，以形成映射函数；并且根据所述映射函数将ー定数量的伴奏音高音程对准到所述输入声音信号，以形成一定数量的经同步伴奏声。3.根据权利要求2所述的方法，其中，根据所述经校准的和声音程来合成所述和声的所述步骤包括 根据所述输入声音信号的音高轨迹来合成所述数量的经同步伴奏声。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述数量的伴奏音高轨迹是所述基准音高轨迹与所述数量的伴奏音高轨迹之间的音程。5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基准音高轨迹来自MIDI信号。6.根据权利要求2所述的方法，其中所述数量的伴奏音高轨迹来自MIDI信号。7.根据权利要求I所述的方法，其中，识别所述声音信号的音高轨迹的所述步骤包括 识别所述声音信号的自相关性。8.根据权利要求I所述的方法，其中，识别所述声音信号的音高轨迹的所述步骤包括 修正所述音高轨迹的清音语音误译和浊音语音误译。9.根据权利要求I所述的方法，其中，识别所述声音信号的音高轨迹的所述步骤包括 使用下面的方程转译为MIDI音符数音阶 ( f 32 V n— =9 + | 12 Iog2 x^J 这里，fHz表示以Hz为单位的频率。10.根据权利要求I所述的方法，其中，识别所述声音信号的音高...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈耀柱，董明会，岑玲，李肇华，
申请(专利权)人：新加坡科技研究局，
类型：发明
国别省市：
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