[发明专利]基于音频相关信号处理的乐谱数字处理方法

说明书

本发明提供的基于音频相关信号处理的乐谱数字处理方法，利用各音高的本振频率信号与音频信号进行相关运算，获取相关峰随时间的变化曲线；根据相关峰的阈值条件判断是否存在某个特定音符；根据音频信号无差别强度均值判断乐曲强弱走势，根据相关峰出现跳变的时序位置确定音符时值，最终将音乐作品从音频转换为乐谱。本发明在一定正确率的前提下提供一种将音频快速转换为乐谱的方法，大幅压缩音乐作品的记谱时间，为音乐相关非物质文化遗产的高效保存提供重要的科技辅助手段。

技术领域

本发明属于数字信号处理领域，应用于音乐形态学，具体是指利用本振频率信号与音频信号进行相关运算、根据相关峰大小确定音符组成、根据全局强度运算核准强弱信息、实现从音频到乐谱自动化处理的技术方法，尤其涉及一种基于音频相关信号处理的乐谱数字处理方法。

背景技术

音频和乐谱是音乐作品的两大主要载体。音频能够全面准确、当时当下记录音乐作品，是听众异地异时享受音乐作品艺术魅力的前提，也是音乐研究者通过反复回放对音乐作品进行详细分析的关键。乐谱为音乐作品提供了一种文字化、图形化、符号化的描述手段，(与音频相比)能够以较小的存储空间保存大量音乐作品，能够让表演者、研究者更为直观的演唱、演奏与分析，也是音乐研究者日常开展音乐研究的主要工具。

在涉及音乐作品的田野调查中，音乐研究者往往需要携带声像设备录制音频、视频，再通过人工识别记谱的方式将音乐作品转为乐谱保存。这样的记谱方式效率较低，且存在一定的主观性风险，即音乐研究者对音乐作品的理解差异和大量作品分析后的精力涣散等，都会对乐谱的准确性产生影响。

发明内容

针对上述缺陷，本发明要解决的技术问题是如何解决声像设备录制音频、视频记录的音乐作品转为乐谱的自动化处理和保存，提高记录的准确性。

针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种基于音频相关信号处理的乐谱数字处理方法，利用各音高的本振频率信号与音频信号进行相关运算，获取相关峰的时变曲线，相关峰高于阈值意味着存在相应音高的音符，相关峰持续时间对应音符时值，音频信号平均强度对应音乐强弱变化；将相关峰时变曲线计算结果与打谱软件命令符建立映射关系，即可从音频中识别音符并生成具有一定准确率的乐谱初样。

为了达到上述效果，本发明提供的基于音频相关信号处理的乐谱数字处理方法，应用于处理器端，其特征在于，所述方法利用各音高的本振频率信号与音频信号进行相关运算，获取相关峰随时间的变化曲线；根据相关峰的阈值条件判断是否存在某个特定音符；根据音频信号无差别强度均值判断乐曲强弱变化，根据相关峰出现跳变的时序位置确定音符时值，最终将音乐作品从音频转换为乐谱。

优选的，上述方法具体包括以下步骤：

S1、音频信号的相关计算，即生成乐器相应数量N个音高的本振频率信号，利用本振频率信号与音频信号进行相关运算，获得N个相关峰时变信号；

S2、音符的识别，监测N个相关峰时变信号是否超过阈值、超过阈值的时序位置和持续时间，由此判断各音符在乐谱中出现的位置；

S3、音乐强弱变化的识别，以节拍为周期对音频强度进行积分，根据相邻积分结果之间的相对变化判断乐曲强弱变化；

S4、乐谱初样的构建，将音符和强弱与打谱软件命令符建立映射关系，驱动打谱软件编译乐谱初样，对乐谱初样核对订正后生成乐谱正样。

优选的，上述数字乐谱为钢琴乐谱，N为88个。

优选的，上述方法具体为：

S101、生成88个音符对应的本振频率信号，将其作为参考信号输入相关计算器；

S102、对处理后的音频信号做归一化处理，与88个本振频率信号分别做相关计算，获取相关峰时变曲线；相关峰值介于0-1之间，根据信噪比等因素确定判别阈值，高于此阈值的相关峰判定为音符存在，低于此阈值的相关峰判定为音符不存在；