本發(fā)明涉及聲樂演唱聲音的處理，具體為一種聲樂演唱的聲音處理方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、在當前聲樂演唱聲音處理的技術領域中，眾多系統(tǒng)旨在通過數(shù)字信號處理技術改善聲音質量，提升演唱表現(xiàn)。常見的處理技術包括自動音調校正、動態(tài)范圍壓縮以及回聲和噪聲消除。這些方法往往依賴于傳統(tǒng)的數(shù)字信號處理算法，如快速傅里葉變換(fft)和線性預測編碼(lpc)，以及基于規(guī)則的音頻效果應用。然而，這些技術通常只適用于一般的聲音質量改善，缺乏對個體聲樂特性的深入分析和個性化處理，特別是在處理專業(yè)聲樂演唱者的獨特聲音時，往往無法精確地識別并修正演唱中的微妙缺陷，如細微的音準偏差、音色不均或動態(tài)范圍的不適當控制。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種聲樂演唱的聲音處理方法及系統(tǒng)，解決了上述背景技術中提出的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：一種聲樂演唱的聲音處理方法及系統(tǒng)，包括聲音輸入模塊、聲音數(shù)據(jù)分析模塊、聲音特征提取模塊、聲音特征處理模塊、聲音輸出模塊；

3、聲音輸入模塊，用于對聲樂演唱過程中的演唱者的聲音收入操作，以演唱者的原音輸出作為基本數(shù)據(jù)模型，用以后期的聲音處理；

4、聲音數(shù)據(jù)分析模塊，用于對聲樂演唱者的原音數(shù)據(jù)模型進行分割截斷式分析，將原音數(shù)據(jù)模型以等量時間為單位分為若干個的數(shù)據(jù)包獨立分析，數(shù)據(jù)包中包括n個維度的特征信息，其中n為1的倍數(shù)；

5、聲音特征提取模塊，用于對每個單位數(shù)據(jù)包中的各個演唱聲音特征進行獲取，以此作為處理的基礎數(shù)據(jù)節(jié)，通過使用labview中對matlab腳本節(jié)點調用的方法來實現(xiàn)的；將輸入的語音信號先降噪預處理，再提取其mfcc(mel頻率倒譜系數(shù))參數(shù)，訓練其vq碼本，進行語音識別時則計算樣本語音信號的vq碼本和測試語音信號mfcc之間的歐氏距離，判斷其是否小于設定的閾值；

6、聲音特征處理模塊，用于對聲樂演唱者的演唱聲音進行對應調整操作，將聲音數(shù)據(jù)分析模塊中分割后的每個數(shù)據(jù)包與待演唱歌曲的音頻信息進行對比，確定各個演唱者的聲音特征信息和所述待演唱歌曲的各歌詞的音頻信息之間的差值幅度，并根據(jù)差值幅度對應調整演唱聲音的數(shù)據(jù)包；

7、聲音輸出模塊，用于將處理完成后的演唱聲音整合重組并播放。

8、可選的，所述聲音輸入模塊由聲音采集單元、聲音收錄單元、方位自動糾正單元、存儲單元組成；

9、聲音采集單元，用于對演唱者個人聲音信號的各項數(shù)據(jù)采集操作，其中包括聲波方位、聲音大小、環(huán)境狀態(tài)的參數(shù)采集；

10、聲音收錄單元，用于對聲音原數(shù)據(jù)的收集操作，其收錄過程中不受時間、場地環(huán)境、音量限制，保持原音收錄；

11、方位自動糾正單元，根據(jù)收音采集單元對于聲波中心方位的判斷，調整收錄設備的朝向，使收錄設備正對于聲波中心的方向；

12、存儲單元，用于對手機的聲音內容進行保存，以此作為技術數(shù)據(jù)使用。

13、可選的，所述聲音數(shù)據(jù)分析模塊中包括音量分析、音色分析、發(fā)聲分析、呼吸狀態(tài)分析、連貫性分析；

14、音量分析，用于對每個等量數(shù)據(jù)包聲音的音量大小進行統(tǒng)一分析判斷，并對每個音符的發(fā)音聲量進行獨立分析操作，并對分析數(shù)據(jù)進行存儲；

15、音色分析，用于對演唱者每個音符發(fā)音聲調的趨勢進行分析判斷，并計算該發(fā)音聲調與最佳值之間存在的差值幅度；

16、發(fā)聲分析，用于對演唱者的演唱過程中的發(fā)聲狀態(tài)、發(fā)聲力度、發(fā)聲連貫性進行分析；

17、呼吸狀態(tài)分析，用于對演唱者在演唱過程中的呼吸間歇進行分析，其中還包括對呼吸頻率、呼吸調整能力、呼吸與演唱的銜接過渡、吸氧量的分析；

18、連貫性分析，用于對每兩個相鄰聲音數(shù)據(jù)包之間的銜接程度以及每兩個相鄰音符之間的聲調銜接能力分析；

19、聲音數(shù)據(jù)分析模塊中還包括捕捉單元，用于對聲音數(shù)據(jù)分析過程中所發(fā)現(xiàn)的非標準發(fā)音進行逐一捕捉。

20、可選的，所述聲音特征提取模塊具體用于對合聲音頻數(shù)據(jù)進行頻域變換處理，以獲得合聲音頻數(shù)據(jù)所對應的合聲頻域數(shù)據(jù)；根據(jù)演唱者的音頻特征參數(shù)，在合聲頻域數(shù)據(jù)中，提取所述音頻特征參數(shù)所對應的獨唱頻域數(shù)據(jù)。

21、可選的，所述聲音特征提取模塊中包括基音頻率提取和共振峰提??；

22、基音頻率提取，用于不同說話人、不同環(huán)境要求的基音檢測方法，將語音信號分成長度一定的語音幀，隨后對每一幀語音數(shù)據(jù)求取平均基音周期；

23、共振峰提取，采用了基于逆濾波器的共振峰提取方法，將語音信號分解為調制成分并采用采用非線性處理方法提取共振峰的算法，基于多頻帶能量分離的共振峰提取算法，以語音信號的調頻-調幅非線性產(chǎn)生模型為基礎，用一組帶通濾波器把各個共振峰分量分離開來，再用能量分離算法求取各共振峰的瞬時頻率和瞬時幅度，在濾波前，需用短時傅里葉變換估算各個共振峰頻率和帶寬。

24、可選的，所述聲音特征處理模塊中包括差異值分析單元、調整方式分析單元、數(shù)據(jù)包銜接處調整單元；

25、差異值分析單元，用于將各個聲音特征信息與待演唱歌曲的的音頻信息分別進行對比，確定聲音特征信息和待演唱者的音頻信息之間的差值信息，其中包括音量大小、音色、發(fā)音力度；

26、調整方式分析單元，確定各個維度的聲音特征的優(yōu)先級；針對標準演唱數(shù)據(jù)從優(yōu)先級最高的維度的聲音特征，依次根據(jù)歌詞的音頻信息，確定歌詞的聲音特征；將各個維度的聲音特征與歌詞相應維度的聲音特征進行比較，確定與相應維度的聲音之間的差值范圍，并針對差值幅度大小，對幅度最大的進行優(yōu)先調整，直至全部調整完成；

27、數(shù)據(jù)包銜接處調整單元，用于對調整完成后的相鄰數(shù)據(jù)包銜接處進行二次調整，確保每個數(shù)據(jù)包音色、音量之間存在連續(xù)性。

28、可選的，所述聲音輸出模塊中包括數(shù)據(jù)包拼接單元、聲音數(shù)據(jù)播放單元；

29、數(shù)據(jù)包拼接單元，用于將調整并完成銜接后的數(shù)據(jù)包連接，恢復至完整的演唱聲音，保持演唱聲音之間的連貫性，避免出現(xiàn)錯節(jié)現(xiàn)象；

30、聲音數(shù)據(jù)播放單元，用于對聲音處理完成后的演唱播放操作。

31、一種用于上述權利要求任一項所述的聲樂演唱的聲音處理方法，包括以下具體步驟：

32、步驟一：通過聲音采集單元和聲音收錄單元對聲樂演唱聲音進行統(tǒng)一收錄操作，其中在收錄過程中可以通過方位自動糾正單元對收錄設備的收音方向進行實時調整；

33、步驟二：將收錄的聲音數(shù)據(jù)等時分割為若干個數(shù)據(jù)包獨立分析，分別對其進行標記，如：a00；a01；a02……z98；z99；數(shù)據(jù)包中包括n個維度的特征信息，其中n為1的倍數(shù)；并對分割后的數(shù)據(jù)包中的非標準發(fā)音進行逐個捕捉標記操作；

34、步驟三：分別對每個數(shù)據(jù)包的音量、音色、發(fā)聲狀態(tài)進行獨立分析，同時還對演唱者在演唱過程中的呼吸狀態(tài)以及發(fā)音的連貫性進行分析；

35、步驟四：對步驟三中分析過程中的演唱者聲音特征進行采集操作，其中特種提取包括基音頻率提取和共振峰提??；

36、步驟五：針對提取后的聲音特征與樣本數(shù)據(jù)形成對比，獲得差值數(shù)據(jù)，根據(jù)差值數(shù)據(jù)范圍相對應的進行針對性調整、記錄；

37、步驟六：對調整完成后的相鄰數(shù)據(jù)包銜接處進行二次調整，確保每個數(shù)據(jù)包音色、音量之間存在連續(xù)性；

38、步驟七：將銜接后的數(shù)據(jù)包恢復至完整的連續(xù)性聲音數(shù)據(jù)，保持演唱聲音之間的連貫后進行播放或收錄操作。

39、本發(fā)明提供了一種聲樂演唱的聲音處理方法及系統(tǒng)，具備以下有益效果：

40、該聲樂演唱的聲音處理方法及系統(tǒng)，通過聲音數(shù)據(jù)分析模塊、聲音特征提取模塊、聲音特征處理模塊之間的配合，自動識別和分類聲音的多種屬性和狀態(tài)，包括但不限于音高、音量、音色和發(fā)聲方式；采用異常聲音剔除算法，能夠精確識別出演唱中的非標準發(fā)音和技術缺陷，如假聲、破音等；并識別演唱技巧上的缺陷如不穩(wěn)定的顫音或音準問題，并提供針對性的修正建議；聲音調整模塊根據(jù)分析結果，對處理參數(shù)進行智能調整，如通過調節(jié)等化器的頻率響應來平衡聲譜，調整壓縮器設置以優(yōu)化動態(tài)范圍，以及修改聲音紋理，增強聲音的表現(xiàn)力和清晰度；

41、該聲樂演唱聲音處理方法及系統(tǒng)的創(chuàng)新之處在于能夠提供更為精細化和個性化的聲音處理，對演唱者的聲音進行全面而深入的分析和改善；通過剔除異常聲音和修正演唱缺陷，演唱者的技術瑕疵被有效減少，同時增強了聲音的表現(xiàn)力和動聽度；此外，系統(tǒng)的自適應調整機制使得聲音處理不再局限于通用設置，而是能夠針對每位演唱者的具體需求進行優(yōu)化，從而顯著提高了聲樂演練和錄音的專業(yè)水平和藝術表達力；此系統(tǒng)對于專業(yè)聲樂教育、演唱練習和商業(yè)音樂制作均有重要的應用價值，為聲樂演唱提供了一個技術上的創(chuàng)新支持，推動了音頻處理技術的發(fā)展。