一种声乐演唱音量和音高的量化方法及量化设备

摘要

本发明提供一种声乐演唱音量和音高的量化方法，包括以下步骤：建立音频收录矩阵，对音频进行收录，同时将音频信号转换成电信号；通过分析模块对电信号进行分析，获得音高分析结果以及音量分析结果；将得到的结果进行可视化显示。本发明提供了一种能够对音量及音高进行量化的方法，具有记录演唱者音量和音高的功能，同时能够对演唱者的声音进行分解，分解成音量和音高两个量化的指标；可将量化后的音量和音高进行可视化显示，量化结果更加直观，有助于快速进行分析与评比；能够实现快速的量化指标分析，有益于声乐教学，声乐训练和声乐比赛评比；量化所需设备模块易获取，使用简单，适于推广。

说明书

技术领域

本发明属于记录评价技术领域，具体涉及一种声乐演唱音量和音高的量化方法及量化设备。

背景技术

长期以来，没有任何一种设备能够对声乐演唱者的音量和音高进行量化测试。歌手在声乐训练中，被要求声音饱满，音调准确，这些以往都依靠老师的经验判断，没有一种测试设备能够捕捉和量化显示演唱者的演唱科学数据。虽然有一些APP具有对演唱者评分的功能，但都不是物理学意义上的量化指标。

市面上有一些测试噪音或声波的装置，但都没有对声乐演唱进行量化的专业设备。市面上也有对声源探测的装置，但他们主要用于探测发声位置，并没有对声源本质进行分析并给出音量和音高的数据。

因此，针对以上问题研制出一种能够准确对音量和音高进行量化的方法或者设备是本领域技术人员所急需解决的难题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种声乐演唱音量和音高的量化方法及量化设备。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种声乐演唱音量和音高的量化方法，包括以下步骤：

（1）音频收录：

建立音频收录矩阵，对音频进行收录，同时将音频信号转换成电信号；

（2）音频分析：

通过分析模块对步骤（1）获得的电信号进行分析，获得音高分析结果以及音量分析结果；

（3）量化显示：

将步骤（2）得到的结果进行可视化显示。

进一步地，步骤（1）的具体方法为：采用两组高清视频和音频收录接口HDMI，连接数码摄像头，并通过麦克风接口外接麦克风，组成音频收录矩阵；同时通过电磁式与电容式混合方式，将音频信号转换成电信号。

进一步地，步骤（2）的具体方法为：

（2-a）根据步骤（1）获得的电信号进行时域信号以及频域信号的特征提取；读取声波及频响范围，导入音频数据库进行分析；导入存储和处理大型矩阵工具；形成音高模组函数作为音高量化数据，并进行可视化显示；

（2-b）根据步骤（1）获得的电信号获取音波振动幅度；导入音量分类科学算法，通过傅里叶算法对音波振动幅度进行计算；导入magic函数，并建立音量算法公式；根据音量算法公式计算出音量量化数据，并进行可视化显示。

进一步地，步骤（3）的具体方法为：

将步骤（2）得到的结果显示在LCD显示屏上，其中，将音高量化数据显示于LCD显示屏的五线谱上，将音量量化数据显示于五线谱上对应的音高量化数据下方。

进一步地，音频收录矩阵由4组或者6组或者8组或者12组麦克风接口外接麦克风组成。

本发明还提供了一种声乐演唱音量和音高的量化设备，包括音频收录模块、音频分析模块以及量化显示模块；音频收录模块用于建立音频收录矩阵，对音频进行收录，同时将音频信号转换成电信号；音频分析模块用于对电信号进行分析，获得音高分析结果以及音量分析结果；量化显示用于对音高分析结果以及音量分析结果进行可视化显示。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、提供了一种能够对音量及音高进行量化的方法，具有记录演唱者音量和音高的功能，同时能够对演唱者的声音进行分解，分解成音量和音高两个量化的指标；

2、可将量化后的音量和音高进行可视化显示，量化结果更加直观，有助于快速进行分析与评比；

3、能够实现快速的量化指标分析，有益于声乐教学，声乐训练和声乐比赛评比；

4、量化所需设备模块易获取，使用简单，适于推广。

附图说明

图1、本发明的流程框体。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1：

如图1所示为本发明的流程图，本发明为一种声乐演唱音量和音高的量化方法，包括以下步骤：

（1）音频收录：

采用两组高清视频和音频收录接口HDMI，连接数码摄像头，并通过麦克风接口外接麦克风，组成音频收录矩阵，对频率范围为20Hz-20KHz的音频进行收录，同时通过电磁式与电容式混合方式作为音频收录模块，该模块的核心芯片嵌入了功放，高频精密时钟和算法等，将音频信号转换成电信号；

其中，音频收录矩阵由4组或者6组或者8组或者12组麦克风接口外接麦克风组成，通过HDMI信号线输入；

（2）音频分析：

（2-a）在一个设定的时间内，输入的信号和基准时钟同时计数，将两者的计数值比较后，乘以基准时钟的频率就得到了信号的频率，以音频收录模块内嵌入的高频精密时钟为基准，测量获取的线信号频率，根据步骤（1）获得的电信号进行时域信号以及频域信号的特征提取；读取声波及频响范围，导入音频数据库进行分析；导入存储和处理大型矩阵工具；形成音高模组函数作为音高量化数据，并进行可视化显示；

（2-b）根据步骤（1）获得的电信号获取音波振动幅度；导入音量分类科学算法，同时，设备内将安装基于开源代码Python创建的软件，通过傅里叶算法对音波振动幅度进行计算；导入magic函数，并建立音量算法公式；根据音量算法公式计算出音量量化数据，与时钟频率计算的结果比较，并相互修正，进行可视化显示；

（3）量化显示：

（3a）收录的音频，在转变为数字信号的同时，也获得了电平的数据，与音频设定的测量时间同步，电平信号的采样峰值与ITU-RBS1770响度表对比，计算出电标定数值；

（3b）将电标定数值与音量标准表对比，计算出音量的声标定数值-dB；

（3c）将计算出的声标定数值，以合并正弦波的方式显示在屏幕下方时间的横轴上。

实施例2：

本实施例为一种声乐演唱音量和音高的量化设备，该设备包括音频收录模块、音频分析模块以及量化显示模块；音频收录模块用于建立音频收录矩阵，对音频进行收录，同时将音频信号转换成电信号；音频分析模块用于对电信号进行分析，获得音高分析结果以及音量分析结果；量化显示用于对音高分析结果以及音量分析结果进行可视化显示。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。