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随着多媒体技术与计算机科学的迅猛发展,实时演唱打分比如拥有在线实时演唱打分功能的卡拉OK作为最流行的一种家庭娱乐方式,已经得到了越来越多商家、用户甚至是研究者的青睐与关注。实时演唱打分已成为语音信号领域一个新的研究热点以及难点。
本文以“飞利浦-东南大学”.合作项目“卡拉OK打分系统”作为背景,针对基于实时演唱打分系统的评价算法进行了深入的研究。研究内容主要包括:音乐的旋律表达,评价算法的框架,评价特征提取方法,实时演唱评价算法。基于此,设计并实现了一个实时演唱打分系统。本文的主要研究进展如下:
1)研究了实时演唱打分系统的基础音乐理论、旋律表示方法以及实现框图。分析了相对和绝对两种音高表示法,并得出绝对音高表示法更适合实时演唱打分系统的结论;给出了系统的实现框图,为系统评价算法的设计打下了基础。
2)研究了实时演唱打分系统的特征提取部分。系统的特征提取主要分为音高提取与节奏提取两部分,首先研究了音高提取的一些常用算法以及各自的优缺点,然后提出了一种基于频域的改进的谐波峰值的音高提取算法。以此为基础,提出了本系统的演唱实时特征提取算法。
3)研究了实时演唱打分系统的评价算法。首先,提出了打分评价模板的制作方法;其次,研究了音符切分模型,并提出了一个改进的两层音符切分算法。其中,第一层粗切分,设计了一种前向-后向回溯算法实现初步切分;第二层细切分提出了基于音符模型的基于维特比最优路径的音符切分算法;最后,研究了实时演唱打分算法,提出了“字—句-曲”三级打分算法,并给出了每一级打分的相关算法。
4)研究了系统的设计与系统的相关测试。实时演唱打分系统主要分为三大模块:用于前台显示以及播放控制的FLASH界面模块、用于后台打分操作的打分模块以及作为前后台媒介的通信模块。系统的相关测试包括性能测试以及适应性测试两部分。系统相关测试表明:系统有良好的评价性能以及较强的环境适应性,能够进行相关的应用。