一种歌曲演唱评价方法及系统与流程

本发明涉及音频数据处理领域，尤其涉及一种歌曲演唱评价方法及系统。

背景技术：

演唱打分是一种实时对用户的个人演唱进行即时反馈的技术，可以对演唱者的演唱准确度进行评估，利用演唱打分系统提供演唱打分功能，可以给用户带来很好的体验，具有很高的娱乐性。

由于声音具有相当的不稳定性，难以直接用单一声学模型进行精确评估，较为常见的k歌打分方法如下：1.从时域波形出发，对演唱者的音频信号和机器自带的原唱信号进行采样，然后比较各个采样点的大小，如果比较一致则得分高，否则得分低；2.从能量的角度出发，对演唱者的音频信号和伴奏音乐分别用a/d进行数字化，然后对两种数字信号的规格化能量进行比较和差异测量，最后根据两者差异情况给分；3.从频域分析的角度出发，首先将机器自带原唱信号与伴奏乐声进行小波变换，再将演唱者的音频信号与伴奏音乐进行小波变换。比较两次得到的频谱信号的分布情况，越是一致则得分越高。

节拍的掌握是歌曲演唱中非常重要的一个技巧，抢拍或漏拍的现象对歌曲演唱效果具有较大的影响，现有技术中，对歌曲演唱水平的评价是需要对原唱歌曲和演唱歌曲的整体进行比对评价，不能清楚的评价演唱者是否存在抢拍或漏拍的情况。对于有歌词文件的歌曲，可以通过歌词文件中标注的时间点来确定演唱者需要演唱的片段，从而确定演唱者是否存在抢拍或漏拍的现象；而对于没有歌词文件的歌曲，需要先确定演唱者需要演唱的片段，才能确定演唱者是否存在抢拍或漏拍的现象，现有技术是无法对演唱者演唱无歌词文件的歌曲时是否存在抢拍或漏拍的情况进行评价。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种歌曲演唱评价方法及系统，可以清楚准确的评价演唱者演唱歌曲时，是否存在抢拍或漏拍的现象。

为达到以上目的，一方面，本发明实施例提供了一种歌曲演唱评价方法，包括如下步骤：

s1.比较原唱歌曲的频谱的第一波形图和伴奏音乐的频谱的第二波形图，将所述第一波形图和所述第二波形图有区别的区域标记为第一差异区域；

s2.将所述第一差异区域的起点标记为第一时间点；

s3.比较演唱歌曲频谱的第三波形图和所述伴奏音乐频谱的第二波形图，将所述第三波形图和所述第二波形图有区别的区域标记为第二差异区域；

s4.将所述第二差异区域的起点标记为第二时间点；

s5.比较所述第一时间点与所述第二时间点，若所述第一时间点不等于所述第二时间点，则减少演唱者演唱得分。

更进一步的，所述步骤s1中，包括：

s11.按照设定的取样率对所述原唱歌曲和所述伴奏音乐进行频率取样，得到所述原唱歌曲的第一抽样信号和所述伴奏音乐的第二抽样信号；

s12.根据所述第一抽样信号和所述第二抽样信号，分别绘制所述原唱歌曲的频谱的所述第一波形图和所述伴奏音乐的频谱的所述第二波形图；

s13.比较所述原唱歌曲的频谱的所述第一波形图和所述伴奏音乐的频谱的所述第二波形图，将所述第一波形图和所述第二波形图有区别的区域标记为第一差异区域。

更进一步的，所述步骤s3中，包括：

s31.按照设定的取样率对所述演唱歌曲进行频率取样，得到所述演唱歌曲的第三抽样信号；

s32.根据所述第三抽样信号，绘制所述演唱歌曲的频谱的所述第三波形图；

s33.比较所述演唱歌曲的频谱的所述第三波形图和所述伴奏音乐的频谱的所述第二波形图，将所述第三波形图和所述第二波形图有区别的区域标记为第二差异区域。

更进一步的，所述步骤s31之前，包括：

s301.用收音设备对演唱者进行收音；

s302.将所述收音设备收取到的声音与所述伴奏音乐进行合成，得到所述演唱歌曲。

更进一步的，在所述步骤s5之后，包括：

s6.根据设定的取样率，比较所述第一差异区域和所述第二差异区域具有相同的时间点的区域的相似度，并根据相似度进行打分。

另一方面，本发明实施例提供了一种歌曲演唱评价系统，包括：

第一波形比较模块，用于比较原唱歌曲的频谱的第一波形图和伴奏音乐的频谱的第二波形图，将所述第一波形图和所述第二波形图有区别的区域标记为第一差异区域；

第一记录模块，用于记录所述第一差异区域的起始的时间点，并将其标记为第一时间点；

第二波形比较模块，用于比较演唱歌曲频谱的第三波形图和所述伴奏音乐频谱的第二波形图，将所述第三波形图和所述第二波形图有区别的区域标记为第二差异区域；

第二记录模块，用于记录所述第二差异区域的起始的时间点，并将其标记为第二时间点；

时间点比较模块，用以比较所述第一时间点和所述第二时间点的大小，若所述第一时间点不等于所述第二时间点，则减少演唱者演唱得分。

更进一步的，所述第一波形比较模块还包括：

第一信号取样子模块，用于按照设定的取样率对所述原唱歌曲和所述伴奏音乐进行频率取样，得到所述原唱歌曲的第一抽样信号和所述伴奏音乐的第二抽样信号；

第一波形绘制子模块，用于根据所述第一抽样信号和所述第二抽样信号，分别绘制所述原唱歌曲的频谱的所述第一波形图和所述伴奏音乐的频谱的所述第二波形图；

第一比较子模块，用于比较所述原唱歌曲的频谱的所述第一波形图和所述伴奏音乐的频谱的所述第二波形图，将所述第一波形图和所述第二波形图有区别的区域标记为第一差异区域。

更进一步的，所述第二波形比较模块还包括：

第二信号取样子模块，用于按照设定的取样率对所述演唱歌曲进行频率取样，得到所述演唱歌曲的第三抽样信号；

第二波形绘制子模块，用于根据所述第三抽样信号，绘制所述演唱歌曲的频谱的所述第三波形图；

第二比较子模块，用于比较所述演唱歌曲的频谱的所述第三波形图和所述伴奏音乐的频谱的所述第二波形图，将所述第三波形图和所述第二波形图有区别的区域标记为第二差异区域。

更进一步的，其特征在于，还包括：

收音模块，利用收音设备，对演唱者进行收音；

合成模块，用于将从所述收音模块得到的声音与伴奏音乐进行合成，得到所述演唱歌曲。

更进一步的，其特征在于，还包括：

打分模块，用于根据所述时间点比较模块得到的结果进行打分，以及对从所述第一波形比较模块和所述第二波形比较模块得到的所述第一差异区域和所述第二差异区域进行相似度的比较，并根据相似度进行打分。

本技术方案中，通过比较无歌词文件的原唱歌曲与伴奏音乐的频谱的波形图的差异区域，可以得到原唱歌曲中具有歌词的部分；通过比较演唱者演唱歌曲与伴奏音乐的频谱的波形图的差异区域，可以得到演唱歌曲中演唱者开始演唱的部分；比较两部分的起始时间点就可以清楚的判断出演唱者是否有抢拍或者漏拍的情况，对演唱者的评分会更加的客观准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一种歌曲演唱评价方法的流程图；

图2是本发明实施例步骤s1的流程图；

图3是本发明实施例步骤s3的流程图；

图4是本发明实施例步骤s31前的步骤的流程图；

图5是本发明实施例步骤s5与s6的流程图；

图6是本发明实施例一种歌曲演唱评价系统的结构框图；

图7是本发明实施例第一波形比较模块的结构框图；

图8是本发明实施例第二波形比较模块的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，为本发明实施例一种歌曲演唱评价方法的流程图，包括如下步骤：

s1.比较原唱歌曲的频谱的第一波形图和伴奏音乐的频谱的第二波形图，将所述第一波形图和所述第二波形图有区别的区域标记为第一差异区域；

一首歌曲是由歌词和曲谱(即伴奏)组成的，由于歌词的存在，原唱歌曲频谱的波形图会与伴奏音乐频谱的波形图存在差异。在有歌词文件的歌曲中，可以通过歌词文件中标注的时间点来确定演唱者需要演唱的片段，而对于没有歌词文件的歌曲，需要确定演唱者需要演唱的片段。本实施例将原唱歌曲的频谱的第一波形图和伴奏音乐的频谱的第二波形图在相同时间的点进行比对，出现差异之处表示此处有歌词，需要演唱者进行演唱。所以，本实施例从两波形图有差异之处开始记录，从开始记录的时间点到结束记录的时间点之间称为第一差异区域。在一首有歌词的歌曲中，存在至少一个第一差异区域。

s2.将所述第一差异区域的起点标记为第一时间点；

在一首有歌词的歌曲中，存在至少一个第一差异区域，每一个第一差异区域均对应一个第一时间点。

s3.比较演唱歌曲频谱的第三波形图和所述伴奏音乐频谱的第二波形图，将所述第三波形图和所述第二波形图有区别的区域标记为第二差异区域；

本实施例将演唱歌曲的频谱的第三波形图和伴奏音乐的频谱的第二波形图在相同时间的点进行比对，出现差异之处表示此处有演唱者进行演唱。所以，本实施例从两波形图有差异之处开始记录，从开始记录的时间点到结束记录的时间点之间称为第二差异区域。在一首演唱者进行了演唱的歌曲中，存在至少一个第二差异区域。

s4.将所述第二差异区域的起点标记为第二时间点；

在一首演唱者进行了演唱的歌曲中，存在至少一个第二差异区域，每一个第二差异区域均对应一个第二时间点。

s5.比较所述第一时间点与所述第二时间点，若所述第一时间点不等于所述第二时间点，则减少演唱者演唱得分。

由于可能存在多个第一时间点和第二时间点，所以存在多种比对方式，在其中一种实施方式中，每个所述第一时间点均与每个所述第二时间点进行比较，若该第一时间点有对应的第二时间点，则表示演唱者在该部分的演唱时，并无抢拍或漏拍的现象，当演唱者存在抢拍或漏拍的现象时，减少演唱者演唱得分。在另一种实施方式中，当第一时间点的个数与第二时间点的个数相同时，可以将第一时间点和第二时间点一一进行比对，当第一时间点等于第二时间点时，表示演唱者在该部分的演唱时，并无抢拍或漏拍的现象，当演唱者存在抢拍或漏拍的现象时，减少演唱者演唱得分。

在本实施例中，步骤s1还包括如图2所示的下述步骤：

s11.按照设定的取样率对所述原唱歌曲和所述伴奏音乐进行频率取样，得到所述原唱歌曲的第一抽样信号和所述伴奏音乐的第二抽样信号；

由于模拟信号是连续的，所以可以通过设定的频率对模拟信号进行取样，将模拟信号以其信号带宽2倍以上的频率提取样值，变为在时间轴上离散的抽样信号，就可获得能取代原来连续音频信号的抽样信号。

s12.根据所述第一抽样信号和所述第二抽样信号，分别绘制所述原唱歌曲的频谱的所述第一波形图和所述伴奏音乐的频谱的所述第二波形图；

得到抽样信号后，对抽样信号进行量化。抽样信号是离散的模拟信号，其取样的值是在一定的取值范围内，由无限多种值可能性存在。为了实现以数字码表示样值，可以采用“四舍五入”的方法把样值分级“取整”，使一定取值范围内的样值由无限多个值变为有限个值。量化后的抽样信号在一定的取值范围内仅有有限个可取的样值，且信号正、负幅度分布的对称性使正、负样值的个数相等，正、负向的量化级对称分布。根据量化后的抽样信号，即可绘制波形图。在此步骤中，分别利用原唱歌曲和伴奏音乐的抽样信号绘制其各自的波形图。

s13.比较所述原唱歌曲的频谱的所述第一波形图和所述伴奏音乐的频谱的所述第二波形图，将所述第一波形图和所述第二波形图有区别的区域标记为第一差异区域。

在本实施例中，步骤s3还包括如图3所示的下述步骤：

s31.按照设定的取样率对所述演唱歌曲进行频率取样，得到所述演唱歌曲的第三抽样信号；

s32.根据所述第三抽样信号，绘制所述演唱歌曲的频谱的所述第三波形图；

s33.比较所述演唱歌曲的频谱的所述第三波形图和所述伴奏音乐的频谱的所述第二波形图，将所述第三波形图和所述第二波形图有区别的区域标记为第二差异区域。

在本实施例中，步骤s31还包括如图4所示的下述步骤：

s301.用收音设备对演唱者进行收音；

所述收音设备可以指麦克风、话筒、录音器等设备，也可以指包含上述麦克风、话筒、录音器等设备的其他电子设备，如手机、录音笔、具有话筒的耳机等。

s302.将所述收音设备收取到的声音与所述伴奏音乐进行合成，得到所述演唱歌曲。

在本实施例中，步骤s5之后还包括如图5所示下述步骤：

s6.根据设定的取样率，比较所述第一差异区域和所述第二差异区域具有相同的时间点的区域的相似度，并根据相似度进行打分。

对演唱者演唱进行评价的分数至少包括演唱者抢拍漏拍分数和演唱者演唱相似度分数。对演唱者演唱相似度进行判断，可以采用优先级队列的算法进行分析。

在本实施例中，通过比较无歌词文件的原唱歌曲与伴奏音乐的频谱的波形图的差异，可以得到原唱歌曲中具有歌词的部分。通过比较演唱者演唱歌曲与伴奏音乐的频谱的波形图的差异，可以得到演唱歌曲中演唱者开始演唱的部分。比较两个差异区域的起始时间点就可以清楚的判断出演唱者是否有抢拍或者漏拍的情况，对演唱者的评分会更加的客观准确。

实施例2：

如图6所示，本发明实施例一种歌曲演唱评价系统的结构框图，包括：

第一波形比较模块711，用于比较原唱歌曲的频谱的第一波形图和伴奏音乐的频谱的第二波形图，将所述第一波形图和所述第二波形图有区别的区域标记为第一差异区域；

将两个波形图相同时间点的波形进行比对，当波形图中相同时间点的波形具有差异时，从该时间点开始记录。当两波形图相同时间点的波形再次相同时，结束记录，开始记录的时间点到结束记录的时间点之间的波形区域称为差异区域。在本实施例中，第一波形比较模块711，用于比较原唱歌曲的频谱的第一波形图和伴奏音乐的频谱的第二波形图，所述第一波形图和所述第二波形图差异的区域称为第一差异区域，在一首有歌词的歌曲中，存在至少一个第一差异区域。

第一记录模块712，用于记录所述差异区域的起始的时间点，并将其标记为第一时间点；

在一首有歌词的歌曲中，存在至少一个第一差异区域，所以每一个第一差异区域均对应一个第一时间点。

第二波形比较模块721，用于比较演唱歌曲频谱的第三波形图和所述伴奏音乐频谱的第二波形图，将所述第三波形图和所述第二波形图有区别的区域标记为第二差异区域；

在本实施例中，第二波形比较模块721，用于比较演唱歌曲的频谱的第三波形图和伴奏音乐的频谱的第二波形图，所述第三波形图和所述第二波形图差异的区域称为第二差异区域，在一首演唱者进行了演唱的歌曲中，存在至少一个第二差异区域。

第二记录模块722，用于记录所述第二差异区域的起始的时间点，并将其标记为第二时间点；

在一首演唱者进行了演唱的歌曲中，存在至少一个第二差异区域，所以每一个第二差异区域均对应一个第二时间点。

时间点比较模块73，用以比较所述第一时间点和所述第二时间点的大小，若所述第一时间点不等于所述第二时间点，则减少演唱者演唱得分。

由于可能存在多个第一时间点和第二时间点，所以存在多种比对方式，在其中一种实施方式中，每个所述第一时间点均与每个所述第二时间点进行比较，若该第一时间点有对应的第二时间点，则表示演唱者在该部分的演唱时，并无抢拍或漏拍的现象。在另一种实施方式中，当第一时间点的个数与第二时间点的个数相同时，可以将第一时间点和第二时间点一一进行比对，当第一时间点等于第二时间点时，表示演唱者在该部分的演唱时，并无抢拍或漏拍的现象。当演唱者存在抢拍或漏拍的现象时，减少演唱者演唱得分。

在本实施例中，还包括：

收音模块74，利用收音设备，对演唱者进行收音；

所述收音模块74可以指麦克风、话筒、录音器等收音设备，也可以指包含上述麦克风、话筒、录音器等设备的其他电子设备，如手机、录音笔、具有话筒的耳机等。

合成模块75，用于将从所述收音模块74得到的声音与伴奏音乐进行合成，得到演唱歌曲。

打分模块76，用于根据所述时间点比较模块73得到的结果进行打分，以及对从所述第一波形比较模块711和所述第二模型比较模块721得到的两个或以上的所述差异区域进行相似度的比较，并根据相似度进行打分。

对演唱者演唱进行评价的分数至少包括演唱者抢拍漏拍分数和演唱者演唱相似度分数。对演唱者演唱相似度进行判断，可以采用优先级队列的算法进行分析。

在本实施例中，第一波形比较模块711包括如图7所示的下述模块：

第一信号取样子模块7111，用于按照设定的取样率对所述原唱歌曲和所述伴奏音乐进行频率取样，得到所述原唱歌曲的第一抽样信号和所述伴奏音乐的第二抽样信号；

第一波形绘制子模块7112，用于根据所述第一抽样信号和所述第二抽样信号，分别绘制所述原唱歌曲的频谱的所述第一波形图和所述伴奏音乐的频谱的所述第二波形图；

第一比较子模块7113，用于比较所述原唱歌曲的频谱的所述第一波形图和所述伴奏音乐的频谱的所述第二波形图，将所述第一波形图和所述第二波形图有区别的区域标记为第一差异区域。

由于模拟信号是连续的，所以可以通过设定的频率对模拟信号进行取样，将模拟信号以其信号带宽2倍以上的频率提取样值，变为在时间轴上离散的抽样信号，就可获得能取代原来连续音频信号的抽样信号。得到抽样信号后，对抽样信号进行量化。抽样信号是离散的模拟信号，其取样的值是在一定的取值范围内，由无限多种值可能性存在。为了实现以数字码表示样值，可以采用“四舍五入”的方法把样值分级“取整”，使一定取值范围内的样值由无限多个值变为有限个值。量化后的抽样信号在一定的取值范围内仅有有限个可取的样值，且信号正、负幅度分布的对称性使正、负样值的个数相等，正、负向的量化级对称分布。根据量化后的抽样信号，即可绘制波形图。

在本实施例中，第二波形比较模块721包括如图8所示的下述模块：

第二信号取样子模块7211，用于按照设定的取样率对所述演唱歌曲进行频率取样，得到所述演唱歌曲的第三抽样信号；

第二波形绘制子模块7212，用于根据所述第三抽样信号，绘制所述演唱歌曲的频谱的所述第三波形图；

第二比较子模块7213，用于比较所述演唱歌曲的频谱的所述第三波形图和所述伴奏音乐的频谱的所述第二波形图，将所述第三波形图和所述第二波形图有区别的区域标记为第二差异区域。

在本实施例中，通过所述第一波形比较模块711，比较无歌词文件的原唱歌曲与伴奏音乐的频谱的波形图的差异，可以得到原唱歌曲中具有歌词的部分。通过所述第二波形比较模块721，比较演唱者演唱歌曲与伴奏音乐的频谱的波形图的差异，可以得到演唱歌曲中演唱者开始演唱的部分。利用时间点比较模块73，比较两个差异区域的起始时间点就可以清楚的判断出演唱者是否有抢拍或者漏拍的情况，对演唱者的评分会更加的客观准确。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。