实时获取音乐节拍信息的方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及信号处理【技术领域】，公开了一种实时获取音乐节拍信息的方法及系统，该方法包括：实时跟踪接收音乐信号，并对所述音乐信号进行离散采样，得到采样序列；根据所述采样序列确定音乐信号预估段的节拍起始点的历史路径集合；预测新接收音乐信号的节拍周期；根据所述节拍起始点的历史路径集合和预测的节拍周期，确定后续音乐信号的节拍起始点。利用本发明，可以实现对音乐信号的实时跟踪及预测，为各种节拍操作实时化提供准确信息。
【专利说明】实时获取音乐节拍信息的方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理【技术领域】，具体涉及ー种实时获取音乐节拍信息的方法及系统。
【背景技术】
[0002]节拍是乐曲中表示固定単位时值和强弱规律的组织形式，它有两个特点，周期性和连续性。节拍周期性表现为节拍结构，是乐曲中周期性出现的节奏序列。节拍连续性表现为音乐的平均速度，其单位为bpm (beat per minute,姆分钟音乐节拍的个数)。
[0003]目前在很多应用场合都需要实时跟踪获取乐曲的节拍信息，比如音乐DJ在进行配乐的时候需要了解乐曲的节拍信息；又如在智能玩具设计中，要实现玩具随着播放的音乐节拍翩翩起舞，则不仅要检测出乐曲的节拍，还要能够实时预测后续节拍的起始点，以便玩具动作可以实现和乐曲的同步化，増加玩具的趣味性和竞争力。
[0004]在现有技术中，对音乐节拍的检测通常采用离线检测方法，这种方法不仅运算量大，而且存在较长的时间延迟，无法满足节拍检测的实时性要求，更无法指导节拍相关操作。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种实时获取音乐节拍信息的方法及系统，以实现对音乐信号的实时跟踪及预测，为各种节拍操作实时化提供准确信息。
[0006]为此，本发明提供如下技术方案:
[0007]一种实时获取音乐节拍信息的方法，包括:
[0008]实时跟踪接收音乐信号，并对所述音乐信号进行离散采样，得到采样序列；
[0009]根据所述采样序列确定音乐信号预估段的节拍起始点的历史路径集合；
[0010]预测新接收音乐信号的节拍周期；
[0011]根据所述节拍起始点的历史路径集合和预测的节拍周期，确定后续音乐信号的节拍起始点。
[0012]优选地，所述根据所述采样序列确定音乐信号预估段的节拍起始点的历史路径集合包括:
[0013]在接收到第一时长的音乐信号后，根据所述采样序列获取当前信号波形包络中的各有效峰值点；
[0014]选择具有最大幅度的多个有效峰值点作为初始节拍起始点；
[0015]在接收到第二时长的音乐信号后，对各初始节拍起始点的后续节拍点进行预測，并获取节拍起始点的历史路径集合。
[0016]优选地，所述根据所述采样序列获取当前信号波形包络中的各有效峰值点包括:
[0017]对所述采样序列稀疏化，得到重采样序列；
[0018]滤除所述重采样序列中的高频信号，并利用快充慢放包络检波器获取滤除高频信号后的重采样序列的包络信号；
[0019]根据所述包络信号获取当前信号波形包络中的各有效峰值点。
[0020]优选地，所述对所述采样序列稀疏化包括:
[0021]依次从预定个数的采样点中选择具有最大幅度的采样点为新采样点；或者
[0022]依次将预定个数的采样点幅度进行加权平均后作为新采样点。
[0023]优选地，所述根据所述包络信号获取当前信号波形包络中的各有效峰值点包括:
[0024]对所述包络信号进行ー阶差分和半波整流，得到加强信号；
[0025]对所述包络信号和所述加强信号进行加权平均，得到补偿信号；
[0026]根据所述补偿信号得到各有效峰值点。
[0027]优选地，所述对各初始节拍起始点的后续节拍点进行预测包括:
[0028]依次对各初始节拍起始点，在其后设定的时间范围内搜索具有最大幅度的多个有效峰值点，并将所述多个有效峰值点作为所述初始节拍起始点的新节拍点；
[0029]对各新节拍点继续扩展，获取后续的新节拍点。
[0030]优选地，所述预测新接收音乐信号的节拍周期包括:
[0031]根据第三时长内的有效峰值点序列，生成候选峰值点序列；
[0032]根据所述候选峰值点序列分别计算每个可能的节拍周期下的候选峰值点序列的累积幅度；
[0033]确定所述可能的节拍周期中最优节拍周期出现的时间子区域个数及时间子区域；
[0034]根据得到的累积幅度、最优节拍周期出现的时间子区域个数及时间子区域，确定新接收音乐信号的节拍周期。
[0035]优选地，所述根据所述节拍起始点的历史路径集合和预测的节拍周期，确定后续音乐信号的节拍起始点包括:
[0036]计算每条节拍起始点历史路径的综合得分，所述综合得分包括:所述节拍起始点历史路径中和节拍点的累积幅度值、所述节拍起始点历史路径上各相邻节拍起始点之间的时间差的方差、以及各节拍间时间差的平均值与所述节拍周期的差值；
[0037]根据具有最大综合得分的节拍起始点历史路径上最后ー个节拍起始点和预测的节拍周期确定后续音乐信号中的节拍起始点。
[0038]优选地,所述方法还包括:
[0039]对确定的当前音乐信号的节拍周期进行优化；
[0040]所述根据所述节拍起始点的历史路径集合和预测的节拍周期，确定后续音乐信号的节拍起始点包括:
[0041]根据所述节拍起始点的历史路径集合和优化后的节拍周期，确定后续音乐信号的节拍起始点。
[0042]优选地，所述对确定的当前音乐信号的节拍周期进行优化包括:
[0043]计算每条节拍起始点历史路径的综合得分，所述综合得分包括:所述节拍起始点历史路径中和节拍点的累积幅度值、所述节拍起始点历史路径上各相邻节拍起始点之间的时间差的方差、以及各节拍间时间差的平均值与所述节拍周期的差值；
[0044]根据各优选节拍起始点历史路径的综合得分优选后续考察路径；[0045]根据所述当前音乐信号的节拍周期及所述考察路径对应的平均节拍周期确定所述考察路径对应的节拍周期。
[0046]—种实时获取音乐节拍信息的系统，包括:
[0047]采样模块，用于实时跟踪接收音乐信号，并对所述音乐信号进行离散采样，得到采样序列；
[0048]历史路径确定模块，用于根据所述采样序列确定音乐信号预估段的节拍起始点的历史路径集合；
[0049]节拍周期预测模块，用于预测新接收音乐信号的节拍周期；
[0050]节拍起始点确定模块，用于根据所述节拍起始点的历史路径集合和预测的节拍周期，确定后续音乐信号的节拍起始点。
[0051]优选地，所述历史路径确定模块包括:
[0052]有效峰值点获取模块，用于在所述采样模块接收到第一时长的音乐信号后，根据所述采样序列获取当前信号波形包络中的各有效峰值点；
[0053]选择模块，用于选择具有最大幅度的多个有效峰值点作为初始节拍起始点；
[0054]节拍点预测模块，用于在所述采样模块接收到第二时长的音乐信号后，对各初始节拍起始点的后续节拍点进行预测，并获取节拍起始点的历史路径集合。
[0055]优选地，所述有效峰值点获取模块包括:
[0056]重采样单元，有于对所述采样序列稀疏化，得到重采样序列；
[0057]滤波单元，用于滤除所述重采样序列中的高频信号；
[0058]包络信号获取单元，用于利用快充慢放包络检波器获取滤除高频信号后的重采样序列的包络信号；
[0059]有效峰值点获取单元，用于根据所述包络信号获取当前信号波形包络中的各有效峰值点。
[0060]优选地，所述重采样单元，具体用于依次从预定个数的采样点中选择具有最大幅度的采样点为新采样点；或者依次将预定个数的采样点幅度进行加权平均后作为新采样点。
[0061]优选地,所述有效峰值点获取单元包括:
[0062]信号处理单元，用于对所述包络信号进行ー阶差分和半波整流，得到加强信号；
[0063]补偿单元，用于对所述包络信号和所述加强信号进行加权平均，得到补偿信号，并根据所述补偿信号得到各有效峰值点。
[0064]优选地，所述节拍点预测模块，具体用于依次对各初始节拍起始点，在其后设定的时间范围内搜索具有最大幅度的多个有效峰值点，并将所述多个有效峰值点作为所述初始节拍起始点的新节拍点；对各新节拍点继续扩展，获取后续的新节拍点。
[0065]优选地，所述节拍周期预测模块包括:
[0066]候选峰值点序列生成模块，用于根据第三时长内的有效峰值点序列，生成候选峰值点序列；
[0067]计算模块，用于根据所述候选峰值点序列分别计算每个可能的节拍周期下的候选峰值点序列的累积幅度；
[0068]第一确定模块，用于确定所述可能的节拍周期中最优节拍周期出现的时间子区域个数及时间子区域；
[0069]第二确定模块，用于根据得到的累积幅度、最优节拍周期出现的时间子区域个数及时间子区域，确定新接收音乐信号的节拍周期。
[0070]优选地，所述节拍起始点确定模块，具体用于计算每条节拍起始点历史路径的综合得分，所述综合得分包括:所述节拍起始点历史路径中和节拍点的累积幅度值、所述节拍起始点历史路径上各相邻节拍起始点之间的时间差的方差、以及各节拍间时间差的平均值与所述节拍周期的差值，井根据具有最大综合得分的节拍起始点历史路径上最后ー个节拍起始点和预测的节拍周期确定后续音乐信号中的节拍起始点。
[0071 ] 优选地，所述系统还包括:
[0072]优化模块，用于对确定的当前音乐信号的节拍周期进行优化；
[0073]所述节拍起始点确定模块，具体用于根据所述节拍起始点的历史路径集合和优化后的节拍周期，确定后续音乐信号的节拍起始点。
[0074]优选地，所述优化模块包括:
[0075]综合得分计算单元，用于计算每条节拍起始点历史路径的综合得分，所述综合得分包括:所述节拍起始点历史路径中和节拍点的累积幅度值、所述节拍起始点历史路径上各相邻节拍起始点之间的时间差的方差、以及各节拍间时间差的平均值与所述节拍周期的
差值;
[0076]考察単元，用于根据各优选节拍起始点历史路径的综合得分优选后续考察路径；
[0077]节拍周期确定单元，用于根据所述当前音乐信号的节拍周期及所述考察路径对应的平均节拍周期确定所述考察路径对应的节拍周期。
[0078]本发明实施例提供的实时获取音乐节拍信息的方法及系统，通过实时跟踪接收音乐信号，并对所述音乐信号进行离散采样，得到采样序列，然后根据所述采样序列确定音乐信号预估段的节拍起始点的历史路径集合，预测新接收音乐信号的节拍周期，根据所述节拍起始点的历史路径集合和预测的节拍周期，确定后续音乐信号的节拍起始点。从而在音乐播放的同时可以即时确定下ー个节拍起始点，实现了对后续节拍起始点的提前预测，为各种节拍响应操作的实时化提供了条件。
【专利附图】
【附图说明】
[0079]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0080]图1是本发明实施例实时获取音乐节拍信息的方法的流程图；
[0081]图2是本发明实施例中根据采样序列确定音乐信号预估段的节拍起始点的历史路径集合的流程图；
[0082]图3是本发明实施例中预测新接收音乐信号的节拍周期的流程图；
[0083]图4是本发明实施例中对节拍周期进行优化的流程图；
[0084]图5是本发明实施例实时获取音乐节拍信息的系统的ー种结构示意图；
[0085]图6是本发明实施例中历史路径确定模块的ー种具体实现结构；
[0086]图7是本发明实施例中节拍周期预测模块的ー种具体实现结构；[0087]图8是本发明实时获取音乐节拍信息的系统的另一种结构示意图。
【具体实施方式】
[0088]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进ー步的详细说明。
[0089]本发明实施例提供的实时获取音乐节拍信息的方法及系统，通过实时跟踪接收音乐信号，并对所述音乐信号进行离散采样，得到采样序列，然后根据所述采样序列获取有效信号峰值点序列，并利用所述有效信号峰值点序列确定后续节拍起始点。从而在音乐播放的同时可以即时确定下ー个节拍起始点，实现了对后续节拍起始点的提前预测，为各种节拍响应操作的实时化提供了条件。
[0090]如图1所示，是本发明实施例实时获取音乐节拍信息的方法的流程图，包括以下步骤:
[0091]步骤101，实时跟踪接收音乐信号，并对所述音乐信号进行离散采样，得到采样序列。
[0092]音乐节拍是姆分钟音乐节拍的个数,音乐节拍值bpm与音乐节拍周期Tbpm有如下关系:
[0093]bpm=60/Tbpm (I)
[0094]在采样率为fs时，
[0095]bpm=60*fs/Tn (2)
[0096]其中，Tn=Tbpm*fs=60*fs/bpm；
[0097]一般情况下，bpm的值在45?180之间，音乐节拍频率在0.75Hz?3Hz之间，音乐节拍周期在0.33s?1.33s之间，bpm是ー个较长时间内显示的特征。
[0098]为了避免bpm的漏检，以保证bpm在45?180范围内的每ー个bpm值都是可分辨的，需要采用较高的采样率，比如，fs可以取值为fs>537。
[0099]步骤102，根据所述采样序列确定音乐信号预估段的节拍起始点的历史路径集合。
[0100]具体地,在接收到第一时长(为了描述方便，将第一时长记为Ttl)的音乐信号后,根据所述采样序列获取当前信号波形包络中的各有效峰值点，并选择其中具有最大幅度的多个有效峰值点作为初始节拍起始点，然后在接收到第二时长的音乐信号后，对各初始节拍起始点的后续节拍点进行预测，从而获取节拍起始点的历史路径集合，详细过程将在后面进行说明。
[0101]步骤103，预测新接收音乐信号的节拍周期。
[0102]具体预测过程将在后面详细描述。
[0103]步骤104，根据所述节拍起始点的历史路径集合和预测的节拍周期，确定后续音乐信号的节拍起始点。
[0104]具体地，可以首先计算每条节拍起始点历史路径的综合得分，所述综合得分包括:所述节拍起始点历史路径中和节拍点的累积幅度值、所述节拍起始点历史路径上各相邻节拍起始点之间的时间差的方差、以及各节拍间时间差的平均值与所述节拍周期的差值；然后根据具有最大综合得分的节拍起始点历史路径上最后ー个节拍起始点和预测的节拍周期确定后续音乐信号中的节拍起始点。[0105]为了减少运算量，可以从所述节拍起始点历史路径中选择ー些优选节拍历史路径(优选节拍历史路径的选择，同后续计算每条路径的综合得分，如果得分偏低，该路径将被删除)，然后分别计算每条优选节拍起始点历史路径中各节拍起始点的累积幅度值、优选节拍起始点历史路径上各相邻节拍起始点之间的时间差的方差、以及各节拍间时间差的平均值K与预估节拍周期T之间的差值。
[0106]然后，综合考虑上述得到的各參数，比如进行加权平均，加权系统可以根据实际应用需要来设定，满足系数总和为1，得到每条优选节拍历史路径的综合得分。
[0107]进ー步地，为了提高计算效率和有效性，还可采用遗忘因子的方式只计算历史路径上最新M (比如可以选择M=5等)个节拍起始点构成的新路径的综合得分。
[0108]则后续音乐信号中的节拍起始点可以由以下公式计算:
[_] Pne,-T(3)
[0110]其中，7；为具有最大得分的节拍点历史路径上最后一个节拍点的时刻位置，为节拍周期。
[0111]可见，本发明实施例提供的实时获取音乐节拍信息的方法，通过实时跟踪接收音乐信号，并对所述音乐信号进行离散采样，得到采样序列，然后根据所述采样序列确定音乐信号预估段的节拍起始点的历史路径集合，预测新接收音乐信号的节拍周期，根据所述节拍起始点的历史路径集合和预测的节拍周期，确定后续音乐信号的节拍起始点。从而在音乐播放的同时可以即时确定下ー个节拍起始点，实现了对后续节拍起始点的提前预测，为各种节拍响应操作的实时化提供了条件。
[0112]如图2所示，是本发明实施例中根据采样序列确定音乐信号预估段的节拍起始点的历史路径集合的流程图，包括以下步骤:
[0113]步骤201，在接收到第一时长的音乐信号后，根据所述采样序列获取当前信号波形包络中的各有效峰值点。
[0114]由于在前面步骤101中为了保证每ー个bpm值的可分辨性，需要采用较高的采样率对输入的音乐信号进行采样，因而需要处理的采样点数量会很多，这不仅会消耗大量的运算资源，而且会增加运算时间，不利于实时检测。
[0115]为此，在本发明实施例，在获取当前信号波形包络中的各有效峰值点时，可以先对所述采样序列进行稀疏化，即降采样，得到重采样序列。然后，再根据得到的重采样序列获取有效信号峰值点序列。
[0116]对音乐信号实际测听和时频特性分析可以看出，音乐节拍出现时，其信号幅度要比其它时间的信号幅度要大，因此，可以从N个采样点中确定ー个最大幅度的采样为新采样点，也就是说，对接收到的第一时长(为了描述方便，将第一时长记为Ttl)的音乐信号，每连续的N个采样点为ー组，每组中选出ー个新采样点，由这些新采样点组成所述重采样序列，从而达到降采样的目的。
[0117]具体地，可以从N个采样点中直接选取幅度最大的采样点作为新采样点，也可以将所述N个采样点的幅度进行加权平均后得到的采样点作为新采样点。当然，也可以采样其它降采样方法得到所述重采样序列，对此本发明实施例不做限定。
[0118]需要说明的是，上述參数N可以根据系统具体运行环境，均衡考虑采样频率和系统处理效率来确定。比如，在采样率fs为8kHz的情况下，可以设置N=10。
[0119]进ー步地，利用低通滤波器滤除所述重采样序列中的高频信号，比如，采用巴特沃兹滤波器、切比雪夫滤波器等，并利用快充慢放包络检波器获取滤除高频信号后的重采样序列的包络信号，从而根据所述包络信号获取当前信号波形包络中的各有效峰值点。快充慢放包络检波器的充电时间常数很小，即使是很窄的脉冲也能很快充电到稳定值，当中频信号消失后，由于电路的放电时间常数很大，检波的输出电压可在很长一段时间内保持在峰值上，从而可以较好地检出其峰值点。
[0120]在实际应用中，可以在得到所述包络信号后，直接选择所述包络信号中的局部最高点作为候选峰值点，由这些候选峰值点组成有效信号峰值点序列。
[0121]进ー步地，考虑到信号容易受到噪音干扰导致局部(比如ー帧信号或一定时长的信号)存在多个峰值点，会影响峰值点选择的有效性，为此，还可以采用以下方式获取有效信号峰值点序列，即先对所述包络信号进行ー阶差分和半波整流，得到加强信号；然后对所述包络信号和所述加强信号进行加权平均，实现对差分信号的补偿，得到补偿信号；最后在所述补偿信号的波形包络上通过选择局部最高点得到各有效峰值点，这些有效峰值点形成了有效信号峰值点序列。其中对所述包络信号和所述加强信号进行加权平均的加权系数可以由系统预先设定。
[0122]步骤202，从所述有效峰值点中选择具有最大幅度的多个有效峰值点作为初始节拍起始点。
[0123]在实际应用中，可以从上述有效信号峰值点序列中选择具有最大幅度的K个峰值点作为初始节拍起始点。
[0124]需要说明的是，上述參数Ttl和K的值可以预先设定。Ttl用于控制估计初始节拍起始点的数据量，需要包括至少ー个节拍，因而可设置其为一大于0.3s的数值(正常节拍周期通常在0.3s?1.3s内)，比如设置Ttl=0.5s。參数K用于平衡后续节拍起始点预测的准确率和运算效率，可以设置为ー较小的整数，比如设置K=3。
[0125]步骤203，在接收到第二时长的音乐信号后，对各初始节拍起始点的后续节拍点进行预测，获取节拍起始点的历史路径集合。
[0126]也就是说，可以在接收到第二时长(为了描述方便，将第二时长记为T1)的音乐信号后，完成对预估的当前信号中的节拍起始点的后续节拍起始点的预测。在预测时，需要依次对各初始节拍起始点，在其后设定的时间范围内搜索具有最大幅度的多个有效峰值点，并将所述多个有效峰值点作为所述初始节拍起始点的新节拍点；对各新节拍点继续扩展，获取后续的新节拍点。
[0127]比如，对步骤202中确定的K个候选节拍起始点中的每个候选节拍起始点，在其后的一定时间域(Tmin，Tfflax)内利用对应该时段的有效信号峰值点序列继续搜索具有最大幅度的K个峰值点，作为当前候选节拍起始点的后续节拍起始点的候选集合。依此类推，对每个新搜索到的节拍起始点都可以继续得到其后续的节拍起始点的候选集合。
[0128]其中，參数T1, Tmin，し分别由系统预先设置。其中T1用于确定初始节拍起始点历史路径的扩展深度，Tmin，Tmax用于控制下个节拍出现的时间范围。比如，可以设置Ti=2s, Tmin=0.3s, Tmax=L 3s。
[0129]通过上述过程，对于每ー个节拍起始点，都对应一条历史路径，即节拍起始点历史路径。
[0130]如图3所示，是本发明实施例中预测新接收音乐信号的节拍周期的流程图，包括以下步骤:
[0131 ] 步骤301，获取第三时长内的有效峰值点序列。
[0132]具体地，假设系统在时刻t对节拍周期进行估计，则系统首先从时刻t开始向前逆推第三时长(为了描述方便，将第三时长记为T2),利用T2时段内的采样序列对应的有效信号峰值点序列确定节拍周期Ty。其中，參数T2用于控制估计节拍周期的数据量，可以由系统预设，比如设置T2=2s。
[0133]步骤302，获取所述有效峰值点序列中的候选峰值点，生成候选峰值点序列。
[0134]首先，根据所述第三时长内的有效信号峰值点序列，计算各有效峰值点幅度的平均幅度M和最大幅度M_，随后确定候选峰值点的选择判决阈值Mt，最后选择所有幅度大于所述判决阈值Mt的有效峰值点作为候选峰值点。
[0135]在计算判决阈值Mt时，可以采用加权平均的方法，将所述平均幅度和最大幅度的加权平均值作为所述判决阈值Mt，即
【权利要求】
1.一种实时获取音乐节拍信息的方法，其特征在于，包括: 实时跟踪接收音乐信号，并对所述音乐信号进行离散采样，得到采样序列； 根据所述采样序列确定音乐信号预估段的节拍起始点的历史路径集合； 预测新接收音乐信号的节拍周期； 根据所述节拍起始点的历史路径集合和预测的节拍周期，确定后续音乐信号的节拍起始点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述采样序列确定音乐信号预估段的节拍起始点的历史路径集合包括: 在接收到第一时长的音乐信号后，根据所述采样序列获取当前信号波形包络中的各有效峰值点； 选择具有最大幅度的多个有效峰值点作为初始节拍起始点； 在接收到第二时长的音乐信号后，对各初始节拍起始点的后续节拍点进行预测，并获取节拍起始点的历史路径集合、。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述采样序列获取当前信号波形包络中的各有效峰值点包括: 对所述采样序列稀疏化，得到重采样序列； 滤除所述重采样序列中的高频信号，并利用快充慢放包络检波器获取滤除高频信号后的重采样序列的包络信号； 根据所述包络信号获取当前信号波形包络中的各有效峰值点。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述采样序列稀疏化包括: 依次从预定个数的采样点中选择具有最大幅度的采样点为新采样点；或者 依次将预定个数的采样点幅度进行加权平均后作为新采样点。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述包络信号获取当前信号波形包络中的各有效峰值点包括: 对所述包络信号进行ー阶差分和半波整流，得到加强信号； 对所述包络信号和所述加强信号进行加权平均，得到补偿信号； 根据所述补偿信号得到各有效峰值点。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对各初始节拍起始点的后续节拍点进行预测包括: 依次对各初始节拍起始点，在其后设定的时间范围内搜索具有最大幅度的多个有效峰值点，并将所述多个有效峰值点作为所述初始节拍起始点的新节拍点； 对各新节拍点继续扩展，获取后续的新节拍点。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预测新接收音乐信号的节拍周期包括: 根据第三时长内的有效峰值点序列，生成候选峰值点序列； 根据所述候选峰值点序列分别计算每个可能的节拍周期下的候选峰值点序列的累积幅度； 确定所述可能的节拍周期中最优节拍周期出现的时间子区域个数及时间子区域； 根据得到的累积幅度、最优节拍周期出现的时间子区域个数及时间子区域，确定新接收音乐信号的节拍周期。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述节拍起始点的历史路径集合和预测的节拍周期，确定后续音乐信号的节拍起始点包括: 计算每条节拍起始点历史路径的综合得分，所述综合得分包括:所述节拍起始点历史路径中和节拍点的累积幅度值、所述节拍起始点历史路径上各相邻节拍起始点之间的时间差的方差、以及各节拍间时间差的平均值与所述节拍周期的差值； 根据具有最大综合得分的节拍起始点历史路径上最后ー个节拍起始点和预测的节拍周期确定后续音乐信号中的节拍起始点。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 对确定的当前音乐信号的节拍周期进行优化； 所述根据所述节拍起始点的历史路径集合和预测的节拍周期，确定后续音乐信号的节拍起始点包括: 根据所述节拍起始点的历史路径集合和优化后的节拍周期，确定后续音乐信号的节拍起始点。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对确定的当前音乐信号的节拍周期进行优化包括: 计算每条节拍起始点历史路径的综合得分，所述综合得分包括:所述节拍起始点历史路径中和节拍点的累积幅度值、所述节拍起始点历史路径上各相邻节拍起始点之间的时间差的方差、以及各节拍间时间差的平均值与所述节拍周期的差值； 根据各优选节拍起始点历史路径的综合得分优选后续考察路径； 根据所述当前音乐信号的节拍周期及所述考察路径对应的平均节拍周期确定所述考察路径对应的节拍周期。
11.一种实时获取音乐节拍信息的系统，其特征在于，包括: 采样模块，用于实时跟踪接收音乐信号，并对所述音乐信号进行离散采样，得到采样序列； 历史路径确定模块，用于根据所述采样序列确定音乐信号预估段的节拍起始点的历史路径集合； 节拍周期预测模块，用于预测新接收音乐信号的节拍周期； 节拍起始点确定模块，用于根据所述节拍起始点的历史路径集合和预测的节拍周期，确定后续音乐信号的节拍起始点。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述历史路径确定模块包括: 有效峰值点获取模块，用于在所述采样模块接收到第一时长的音乐信号后，根据所述采样序列获取当前信号波形包络中的各有效峰值点； 选择模块，用于选择具有最大幅度的多个有效峰值点作为初始节拍起始点； 节拍点预测模块，用于在所述采样模块接收到第二时长的音乐信号后，对各初始节拍起始点的后续节拍点进行预测，并获取节拍起始点的历史路径集合。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述有效峰值点获取模块包括: 重采样单元，有于对所述采样序列稀疏化，得到重采样序列； 滤波单元，用于滤除所述重采样序列中的高频信号；包络信号获取单元，用于利用快充慢放包络检波器获取滤除高频信号后的重采样序列的包络信号； 有效峰值点获取单元，用于根据所述包络信号获取当前信号波形包络中的各有效峰值点。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在干， 所述重采样单元，具体用于依次从预定个数的采样点中选择具有最大幅度的采样点为新采样点；或者依次将预定个数的采样点幅度进行加权平均后作为新采样点。
15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述有效峰值点获取单元包括: 信号处理单元，用于对所述包络信号进行ー阶差分和半波整流，得到加强信号； 补偿单元，用于对所述包络信号和所述加强信号进行加权平均，得到补偿信号，并根据所述补偿信号得到各有效峰值点。
16.根据权利要求12所述的系统，其特征在干， 所述节拍点预测模块，具体用于依次对各初始节拍起始点，在其后设定的时间范围内捜索具有最大幅度的多个有效峰值点，并将所述多个有效峰值点作为所述初始节拍起始点的新节拍点；对各新节拍点继续扩展，获取后续的新节拍点。
17.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述节拍周期预测模块包括: 候选峰值点序列生成模块，用于根据第三时长内的有效峰值点序列，生成候选峰值点序列； 计算模块，用于根据所述候选峰值点序列分别计算每个可能的节拍周期下的候选峰值点序列的累积幅度； 第一确定模块，用于确定所述可能的节拍周期中最优节拍周期出现的时间子区域个数及时间子区域； 第二确定模块，用于根据得到的累积幅度、最优节拍周期出现的时间子区域个数及时间子区域，确定新接收音乐信号的节拍周期。
18.根据权利要求11至17任一项所述的系统，其特征在干， 所述节拍起始点确定模块，具体用于计算每条节拍起始点历史路径的综合得分，所述综合得分包括:所述节拍起始点历史路径中和节拍点的累积幅度值、所述节拍起始点历史路径上各相邻节拍起始点之间的时间差的方差、以及各节拍间时间差的平均值与所述节拍周期的差值，井根据具有最大综合得分的节拍起始点历史路径上最后ー个节拍起始点和预测的节拍周期确定后续音乐信号中的节拍起始点。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 优化模块，用于对确定的当前音乐信号的节拍周期进行优化； 所述节拍起始点确定模块，具体用于根据所述节拍起始点的历史路径集合和优化后的节拍周期，确定后续音乐信号的节拍起始点。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述优化模块包括: 综合得分计算单元，用于计算每条节拍起始点历史路径的综合得分，所述综合得分包括:所述节拍起始点历史路径中和节拍点的累积幅度值、所述节拍起始点历史路径上各相邻节拍起始点之间的时间差的方差、以及各节拍间时间差的平均值与所述节拍周期的差值；考察単元，用于根据各优选节拍起始点历史路径的综合得分优选后续考察路径； 节拍周期确定单元， 用于根据所述当前音乐信号的节拍周期及所述考察路径对应的平均节拍周期确定所述考察路径对应的节拍周期。
【文档编号】G10L25/48GK103578478SQ201310557751
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】谢秀琴, 王海坤, 何婷婷, 胡国平, 胡郁, 刘庆峰 申请人:安徽科大讯飞信息科技股份有限公司