專利名稱：區(qū)分信號信息內(nèi)容和控制信號處理功能的音頻系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要地涉及音頻系統(tǒng)并且更具體地涉及一種使用自適應(yīng)智能區(qū)分樂器生成的音頻信號的動態(tài)內(nèi)容并且控制與音頻信號關(guān)聯(lián)的信號處理功能的音頻系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
音頻音響系統(tǒng)常用來放大信號并且再現(xiàn)可聽聲音。聲音生成源(諸如樂器、麥克風(fēng)、多媒體播放器、或者其他電子設(shè)備)生成電音頻信號。向音頻放大器路由音頻信號，該音頻放大器控制量值并且對音頻信號執(zhí)行其他信號處理。音頻放大器可以執(zhí)行濾波、調(diào)制、失真增強或者減少、聲音效果和其他信號處理功能以增強音頻信號的音質(zhì)和頻率性質(zhì)。向揚聲器發(fā)送放大的音頻信號以將電信號轉(zhuǎn)換成可聽聲音并且用信號處理功能引入的增強來再現(xiàn)聲音生成源。
樂器在社會中為許多人提供娛樂、社交互動、自我表達以及生計的商業(yè)和來源中一直頗為流行。弦樂器由于它們的活躍可彈奏性、音調(diào)性質(zhì)和便攜性而尤為流行。弦樂器彈奏起來可供享受并且又有挑戰(zhàn)性、具有絕妙的聲音質(zhì)量并且易于從一個位置搬移動到另
一位置。在一個例子中，聲音生成源可以是作為公知樂器的電吉他或者電低音吉他。吉他具有連接到音頻放大器的音頻輸出。音頻放大器的輸出連接到揚聲器以生成可聽音樂聲音。在一些情況下，音頻放大器和揚聲器為分離單元。在其他系統(tǒng)中，單元集成到一個便攜機箱(chassis)中。電吉他通常需要音頻放大器來運轉(zhuǎn)。其他吉他使用放大器增強聲音。吉他音頻放大器提供諸如放大、濾波、音調(diào)均衡和聲音效果的特征。用戶調(diào)整音頻放大器的前面板上的旋鈕以轉(zhuǎn)動選擇所需音量、聲學(xué)特性和聲音效果。然而如果并非所有則為多數(shù)音頻放大器在每個可以提供的特征上有限。高端放大器以高質(zhì)量聲音再現(xiàn)和多種信號處理選項的方式提供更多特征，但是其一般昂貴并且難以運送。揚聲器一般是與高端機構(gòu)(gear)中的放大器分離的單元。低端放大器可以更讓人負擔(dān)得起并且便攜，但是具有有限的聲音增強特征。存在很少的用于低到中端消費者市場的放大器，這些放大器提供完全特征、易于運送和低成本。在音頻再現(xiàn)中，普遍根據(jù)音樂和彈奏風(fēng)格來使用多種信號處理技術(shù)以實現(xiàn)更佳的聲音質(zhì)量、可彈奏性并且否則增強藝術(shù)家的創(chuàng)造性以及收聽者對作品的享受和欣賞。例如吉他彈奏者將音頻放大器設(shè)置和聲音效果的大量選擇用于不同音樂風(fēng)格。低音樂器彈奏者使用不同的壓縮器和均衡設(shè)置以增強聲音質(zhì)量。歌手根據(jù)歌曲的歌詞和旋律使用不同回響和均衡設(shè)置。音樂制作人使用后處理效果以增強作品。對于家庭和汽車音響系統(tǒng)，用戶可以選擇不同的回響和均衡預(yù)設(shè)以優(yōu)化古典或者搖滾音樂的再現(xiàn)。通常用前面板開關(guān)和控制旋鈕控制音頻放大器和其他信號處理設(shè)備(例如專用放大器、踏板或者聲音架(sound rack))。為了適應(yīng)針對不同音樂風(fēng)格的處理要求，用戶收聽并且通過設(shè)置開關(guān)位置并且轉(zhuǎn)動控制旋鈕來手動選擇所需功能(諸如放大、濾波、音調(diào)均衡和聲音效果)。當(dāng)改變彈奏風(fēng)格或者轉(zhuǎn)變成另一旋律時，用戶必須暫時中止彈奏以對音頻放大器或者其他信號處理設(shè)備進行調(diào)整。在一些數(shù)字或者模擬樂器中，用戶可以配置并且保存優(yōu)選設(shè)置作為預(yù)設(shè)，并且以后手動選擇用于樂器的保存設(shè)置或者工廠預(yù)設(shè)。在專業(yè)應(yīng)用中，技術(shù)人員可以在藝術(shù)家演奏時對音頻放大器或者其他信號處理設(shè)備進行調(diào)整，但是在藝術(shù)家與技術(shù)人員之間的同步通常欠理想。在藝術(shù)家對琴弦或者聲樂內(nèi)容改變起奏或開始新作品時，技術(shù)人員必須預(yù)期藝術(shù)家動作并且相應(yīng)對音頻放大器進行手動調(diào)整。在如果并非所有則為多數(shù)情況下，很少按照音樂聲音、至少未在逐個音符的基礎(chǔ)上優(yōu)化音頻放大器。

發(fā)明內(nèi)容
存在對實時動態(tài)地控制音頻放大器或者其他信號處理設(shè)備的需要。因而在一個實施例中，本發(fā)明是一種包括信號處理器的音頻系統(tǒng)，該信號處理器被耦合用于接收音頻信號。音頻信號的動態(tài)內(nèi)容控制信號處理器的操作。 在另一實施例中，本發(fā)明是一種控制音頻系統(tǒng)的方法，該方法包括以下步驟提供信號處理器，該信號處理器適于用于接收音頻信號；并且使用音頻信號的動態(tài)內(nèi)容來控制信號處理器的操作。在另一實施例中，本發(fā)明是一種包括信號處理器的音頻系統(tǒng)，該信號處理器被耦合用于接收音頻信號。時域處理器接收音頻信號并且生成音頻信號的時域參數(shù)。頻域處理器接收音頻信號并且生成音頻信號的頻域參數(shù)。簽名數(shù)據(jù)庫包括多個簽名記錄，每個簽名記錄具有時域參數(shù)和頻域參數(shù)以及控制參數(shù)。識別檢測器匹配音頻信號的時域參數(shù)和頻域參數(shù)與簽名數(shù)據(jù)庫的簽名記錄。匹配簽名記錄的控制參數(shù)控制信號處理器的操作。在另一實施例中，本發(fā)明是一種控制音頻系統(tǒng)的方法，該方法包括以下步驟提供信號處理器，該信號處理器適于用于接收音頻信號，生成音頻信號的時域參數(shù)，生成音頻信號的頻域參數(shù)，提供包括多個簽名記錄的簽名數(shù)據(jù)庫，每個簽名記錄具有時域參數(shù)和頻域參數(shù)以及控制參數(shù)，匹配音頻信號的時域參數(shù)和頻域參數(shù)與簽名數(shù)據(jù)庫的簽名記錄，并且基于匹配簽名記錄的控制參數(shù)控制信號處理器的操作。


圖I圖示了音頻聲源生成音頻信號并且通過信號處理設(shè)備向揚聲器路由音頻信號;
圖2圖示了連接到音頻音響系統(tǒng)的吉他；
圖3圖不了具有如控制面板的首頻系統(tǒng)外殼的正視 圖4圖示了音頻系統(tǒng)的前控制面板的進一步細節(jié)；
圖5圖不了分離外殼中的音頻放大器和揚聲器；
圖6圖示了具有自適應(yīng)智能控制的音頻放大器的框 圖7a-7b圖示了音頻信號的波形繪 圖8圖示了頻域和時域分析塊的框 圖9a-9b圖示了采樣的音頻信號的時序幀；
圖10圖示了時域分析塊的框圖；圖11圖示了頻帶中的時域能級隔離塊的框 圖12圖示了時域音符(note)檢測器塊的框 圖13圖示了時域起奏(attack)檢測器的框 圖14圖示了時域起奏檢測器的另一實施例；
圖15圖示了頻域分析塊的框 圖16圖示了頻域音符檢測器塊的框 圖17圖示了頻率倉中的能級隔離的框 圖18圖示了頻域起奏檢測器的框圖；
圖19圖示了頻域起奏檢測器的另一實施例；
圖20圖示了具有參數(shù)值、加權(quán)值和控制參數(shù)的音符簽名數(shù)據(jù)庫；
圖21圖示了與音符簽名數(shù)據(jù)庫的計算機接口 ；
圖22圖示了用于運行時矩陣和音符簽名數(shù)據(jù)塊的識別檢測器；
圖23圖示了具有用分離的信號處理設(shè)備、音頻放大器和揚聲器實施的自適應(yīng)智能控制的一個實施例；
圖24圖示了實施為計算機的信號處理設(shè)備；
圖25圖示了計算機內(nèi)的信號處理功能的框 圖26圖示了實施為踏板的信號處理設(shè)備；
圖27圖示了實施為信號處理架的信號處理設(shè)備；
圖28圖示了向音頻放大器和揚聲器路由的聲樂聲源；
圖29圖示了具有在逐幀基礎(chǔ)上的自適應(yīng)智能控制的音頻放大器的框 圖30圖示了在逐幀基礎(chǔ)上的頻域和時域分析塊的框 圖31a-31b圖示了采樣的音頻信號的時序幀；
圖32圖示了時域分析塊的框 圖33圖示了頻帶中的時域能級隔離塊的框 圖34圖示了頻域分析塊的框 圖35圖示了具有參數(shù)值、加權(quán)值和控制參數(shù)的幀簽名數(shù)據(jù)庫；
圖36圖示了與幀簽名數(shù)據(jù)庫的計算機接口 ；并且 圖37圖示了用于運行時矩陣和幀簽名數(shù)據(jù)庫的識別檢測器。
具體實施例方式參照附圖在下文描述中在一個或者多個實施例中描述本發(fā)明，在這些附圖中，同樣標(biāo)號代表相同或者相似兀素。盡管在用于實現(xiàn)本發(fā)明的目的的最佳模式方面描述本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解它旨在于覆蓋如可以在如所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)包括的替代、修改和等同物及其由下文公開和附圖支持的它們的等同物。參照圖1，音頻音響系統(tǒng)10包括音頻聲源12，該音頻聲源12生成代表聲音內(nèi)容的電信號。音頻聲源12可以是樂器、音頻麥克風(fēng)、多媒體播放器或者能夠生成代表聲音內(nèi)容的電信號的其他設(shè)備。僅舉幾例，樂器可以是電吉他、低音吉他、小提琴、號、銅管、鼓、管樂器、弦樂器、鋼琴、電子鍵盤和打擊樂器。通過音頻線纜14向信號處理設(shè)備16路由來自音頻聲源12的電信號用于信號調(diào)節(jié)和功率放大。信號處理設(shè)備16可以是音頻放大器、計算機、踏板、信號處理架或者能夠?qū)σ纛l信號執(zhí)行信號處理功能的其他設(shè)備。信號處理功能可以包括放大、濾波、均衡、聲音效果和用戶限定的模塊，這些模塊調(diào)整功率電平并且增強音頻信號的信號性質(zhì)。通過音頻線纜17向揚聲器18路由信號調(diào)節(jié)的音頻信號以用信號處理設(shè)備16向音頻信號中引入的增強來再現(xiàn)音頻聲源12的聲音內(nèi)容。圖2示出了作為音頻聲源12的樂器(在這一情況下為電吉他20)。一個或者多個拾取器22安裝于電吉他20的琴弦24之下并且將琴弦移動或者振動轉(zhuǎn)換成代表來自振動琴弦的既定聲音的電信號。通過音頻線纜26向音頻系統(tǒng)32的前控制面板30上的音頻輸入插孔路由來自吉他20的電信號用于信號處理和功率放大。音頻系統(tǒng)32包括共同位于外殼34內(nèi)的音頻放大器和揚聲器。音頻放大器提供的信號調(diào)節(jié)可以包括放大、濾波、均衡、聲音效果、用戶限定的模塊和其他信號處理功能，這些功能調(diào)整功率電平并且增強音頻信號的信號性質(zhì)。向音頻系統(tǒng)32內(nèi)的揚聲器路由信號調(diào)節(jié)的音頻信號。功率放大增加或者減少音頻信號的功率電平和信號強度以驅(qū)動揚聲器并且用音頻放大器向音頻信號中引入的增強來再現(xiàn)電吉他20的振動琴弦24既定的聲音內(nèi)容。前控制面板30包括用于允許用戶監(jiān)視并且手動控制音頻系統(tǒng)32的各種設(shè)置的顯示器和控制旋鈕。
圖3示出了音頻系統(tǒng)32的正視圖。作為初始觀察，音頻系統(tǒng)32的外型規(guī)格和占用面積(footprint)被設(shè)計用于便攜使用并且可易于運送。音頻系統(tǒng)32測量約13英寸高、15英寸寬和7英寸深，并且重量約16磅。提供攜帶柄或者帶40以支持運送特征的便攜性和易用性。音頻系統(tǒng)32具有由揚聲器區(qū)域44之上的鋁折疊機箱、木柜、黑乙烯樹脂蓋、前控制面板和布格限定的外殼42。前控制面板30具有用于音頻輸入、頭戴式受話器、控制按鈕和旋鈕、液晶顯示器(IXD)以及樂器數(shù)字接口(MIDI)輸入/輸出(I/O)插孔的連接。在圖4中不出了首頻系統(tǒng)32的如控制面板30的進一步細節(jié)。首頻系統(tǒng)32的外部特征包括用于從吉他20或者其他樂器接收音頻線纜26的音頻輸入插孔50、用于連接到外部頭戴式受話器的頭戴式受話器插孔52、可編程控制面板54、控制旋鈕56和MIDI I/O插孔58。除了可編程控制面板54之外還提供用于用戶頻繁訪問的音頻控制功能的控制旋鈕56。在一個實施例中，控制旋鈕56提供用戶對音量和音調(diào)的控制。附加控制旋鈕56可以控制頻率響應(yīng)、均衡和其他聲音控制功能?？删幊炭刂泼姘?4包括IXD 60、功能模式按鈕62、選擇按鈕64和調(diào)整旋鈕或者數(shù)據(jù)輪66。功能模式按鈕62和選擇按鈕64是用于軟觸摸和長壽命的彈性計量橡膠墊。替代地，按鈕可以是具有觸感反饋微電子開關(guān)的硬塑料。音頻系統(tǒng)32完全可編程、由菜單驅(qū)動并且使用軟件配置并且控制聲音再現(xiàn)特征。功能模式按鈕62、選擇按鈕64和數(shù)據(jù)輪66的組合提供用于用戶接口的對不同操作模式的控制、對用于選擇和編輯功能的菜單的訪問以及音頻系統(tǒng)32的配置。音頻系統(tǒng)32的可編程控制面板54也可以包括LED作為用于同步/輕拍、拍子、保存、記錄和電源功能的指示器。 一般而言，可編程控制面板54是用于音頻系統(tǒng)32內(nèi)的電功能的完全可編程、菜單驅(qū)動配置和控制的用戶接口。LCD 60隨著用戶選擇改變以提供很多不同配置以及操作菜單和選項。操作模式可以包括啟動和自測試、播放、編輯、實用工具、保存和調(diào)諧器。在一個操作模式中，LCD 60示出音頻系統(tǒng)32的播放模式。在另一操作模式中，LCD 60顯示進行中的MIDI數(shù)據(jù)傳送。在另一操作模式中，IXD 60顯示默認設(shè)置和預(yù)設(shè)。在又一操作模式中，IXD 60顯示調(diào)諧計。
參照圖5,也可以用包含于第一外殼70內(nèi)的音頻放大器和容置于第二分離外殼72內(nèi)的揚聲器實施音頻系統(tǒng)。在這一,清況下，來自吉他20的音頻線纜26路由到音頻輸入插孔74，該插孔74連接到外殼70內(nèi)的音頻放大器用于功率放大和信號處理。在外殼70的前控制面板78上的控制旋鈕76允許用戶監(jiān)視并且手動控制音頻放大器的各種設(shè)置。外殼70由音頻線纜80電連接到外殼72以向揚聲器82路由放大和調(diào)節(jié)的音頻信號。在音頻再現(xiàn)中普遍根據(jù)音頻源的內(nèi)容(例如演奏或者彈奏風(fēng)格)來使用多種信號處理技術(shù)以實現(xiàn)更佳聲音質(zhì)量、可彈奏性并且否則增強藝術(shù)家的創(chuàng)造性以及收聽者對作品的享受和欣賞。例如吉他彈奏者使用不同壓縮器和均衡設(shè)置以增強聲音質(zhì)量。歌手根據(jù)歌曲的歌詞和旋律使用不同回響和均衡設(shè)置。音樂制作人使用后處理效果以增強作品。對于家庭和汽車音響系統(tǒng)，用戶可以選擇不同回響和均衡預(yù)設(shè)以優(yōu)化古典或者搖滾音樂的再現(xiàn)。圖6是根據(jù)音頻系統(tǒng)配置而包含于音頻系統(tǒng)32內(nèi)或者音頻放大器外殼70內(nèi)的音頻放大器90的框圖。音頻放大器90通過音頻線纜26從吉他20接收音頻信號。音頻放大器90對音頻信號執(zhí)行放大和其他信號處理功能(諸如均衡、濾波、聲音效果和用戶限定的 模塊)以調(diào)整功率電平并且否則增強信號性質(zhì)以求收聽體驗。為了根據(jù)音頻源的動態(tài)內(nèi)容適應(yīng)信號處理要求，音頻放大器90運用動態(tài)自適應(yīng)智能特征(該特征涉及到在逐幀基礎(chǔ)上對音頻信號的頻域分析和時域分析)并且自動和自適應(yīng)地控制音頻放大器內(nèi)的信號處理功能的操作和設(shè)置以實現(xiàn)最優(yōu)聲音再現(xiàn)。每個幀包含音頻信號的預(yù)定數(shù)量的采樣(例如每幀32-1024個采樣)。在逐幀基礎(chǔ)上檢測并且分析音頻信號的每個傳入幀以確定它的時域和頻域內(nèi)容以及特性。比較音頻信號的傳入幀與建立或者學(xué)習(xí)的音符簽名的數(shù)據(jù)庫以確定傳入幀與音符簽名的數(shù)據(jù)庫的最佳匹配或者最接近相關(guān)。來自數(shù)據(jù)庫的音符簽名包含用于配置音頻放大器90的信號處理部件的控制參數(shù)。最佳匹配音符簽名實時控制音頻放大器90以對信號處理功能連續(xù)并且自動進行調(diào)整以求最優(yōu)聲音再現(xiàn)。例如基于音符簽名，可以針對音頻信號的該特定幀自動增加或者減少音頻信號的放大?？梢葬槍椬嗟囊舴詣蛹尤牖蛘呷コA(yù)設(shè)和聲音效果。依次的下一幀可以與相同音符關(guān)聯(lián)，該音符與數(shù)據(jù)庫中的相同音符簽名匹配，或者依次的下一幀可以與不同音符關(guān)聯(lián)，該音符與數(shù)據(jù)庫中的不同對應(yīng)音符簽名匹配。音頻信號的每個幀被識別并且與音符簽名匹配，該幀簽名又控制音頻放大器90內(nèi)的信號處理功能的操作用于最優(yōu)聲音再現(xiàn)。根據(jù)與音頻信號的每個個別傳入幀對應(yīng)的最佳匹配音符簽名調(diào)整音頻放大器90的信號處理功能以增強它的再現(xiàn)。音頻放大器90的自適應(yīng)智能特征可以學(xué)習(xí)音頻信號的每個音符的屬性并且基于用戶反饋進行調(diào)整。例如，如果用戶需要更多或者更少放大或者均衡或者插入用于給定音符的特定聲音效果，則音頻放大器向信號處理功能的控制參數(shù)中構(gòu)建那些用戶偏好以實現(xiàn)最優(yōu)聲音再現(xiàn)。具有相關(guān)控制參數(shù)的音符簽名數(shù)據(jù)庫對信號處理功能進行實時調(diào)整。用戶可以限定向音頻放大器90的數(shù)據(jù)庫中集成的音頻模塊、效果和設(shè)置。利用自適應(yīng)智能，音頻放大器90可以基于當(dāng)前音符簽名來檢測并且向音頻信號自動應(yīng)用音調(diào)模塊和設(shè)置。音頻放大器90可以按照需要在相似匹配音符簽名之間插值以選擇用于即時信號處理功能的最佳選擇。繼續(xù)圖6，音頻放大器90具有用于音頻信號的信號處理路徑，該路徑包括前濾波器塊92、前效果塊94、非線性效果塊96、用戶限定的模塊98、后效果塊100、后濾波器塊102和功率放大塊104。前濾波塊92和后濾波塊102提供各種濾波功能(諸如音頻信號的低通濾波和帶通濾波)。前濾波和后濾波可以包括在各種頻率范圍上的音調(diào)均衡功能，這些功能用于提升或者衰減具體頻率的電平而不影響鄰近頻率(諸如低音頻率調(diào)整和高音(treble)頻率調(diào)整)。例如音調(diào)均衡可以運用傾斜均衡(shelving equalization)用于提升或者衰減在目標(biāo)頻率或者基頻以上或者以下的所有頻率、鈴形均衡用于提升或者衰減在目標(biāo)頻率或者基頻周圍的窄范圍頻率、圖形均衡或者參數(shù)均衡。前效果塊94和后效果塊100向音頻信號中引入聲音效果(諸如回響、延遲、合唱、睡(wah)、自動音量、移相器、哼聲取消器、噪聲門、顫音、音高移位、顫聲和動態(tài)壓縮)。非線性效果塊96向音頻信號中引入非線性效果(諸如m建模、失真、過載(overdrive)、模糊和調(diào)制)。用戶限定的模塊塊98允許用戶限定定制的信號處理功能(諸如添加伴奏樂器、聲樂和合成器選項)。功率放大塊104提供音頻信號的功率放大或者衰減。向音頻系統(tǒng)32中的揚聲器或者外殼72中的揚聲器82路由后信號處理音頻信號。
用圖4中的前控制面板30或者圖5中的前控制面板78可選擇并且可控制音頻放大器90內(nèi)的前濾波器塊92、前效果塊94、非線性效果塊96、用戶限定的模塊98、后效果塊100、后濾波器塊102和功率放大塊104。通過轉(zhuǎn)動前控制面板78上的旋鈕76或者使用可編程控制面板54的IXD 60、功能模式按鈕62、選擇按鈕64和調(diào)整旋鈕或者數(shù)據(jù)輪66，用戶可以直接控制音頻放大器90內(nèi)的信號處理功能的操作。音頻信號可以源于多種音頻源(諸如樂器或者聲樂)。樂器可以是電吉他、低音吉他、小提琴、號、銅管、鼓、管樂器、鋼琴、電子鍵盤或者打擊樂器或者能夠生成代表聲音內(nèi)容的電信號的其他樂器。音頻信號可以源于男性或者女性操縱的音頻麥克風(fēng)，該男性或者女性具有包括女高音、女中高音、女低音、男高音、男中音和男低音的音域。在本討論中，樂器為吉他20 (更具體為電子低音吉他)。當(dāng)用音樂家的手指或者吉他撥子來激發(fā)低音吉他20的琴弦24時，琴弦開始由拾取器22檢測的強振動或者振蕩。琴弦振動隨時間衰減并且返回到靜止?fàn)顟B(tài)，這假設(shè)在振動終止之前未再次激發(fā)琴弦。琴弦24的初始激發(fā)稱為起奏階段。起奏階段跟隨有維系階段(sustain phase)，在該維系階段期間琴弦振動保持相對強。衰退階段在琴弦振動衰減時跟隨維系階段并且在琴弦返回到靜止?fàn)顟B(tài)時最終跟隨釋放階段。拾取器22將在起奏階段、維系階段、衰退階段和釋放階段期間的琴弦振蕩轉(zhuǎn)換成電信號(即模擬音頻信號)，該信號在基頻和基頻的諧波具有初始并且然后衰退的幅度。圖7a-7b圖示了音頻信號在時域中與琴弦24在各種彈奏模式中的起奏階段和維系階段并且根據(jù)該圖而與衰退階段和釋放階段對應(yīng)的幅度響應(yīng)。在圖7b中，下一起奏階段在完成先前衰退階段或者甚至開始釋放階段之前開始。藝術(shù)家可以在彈奏低音吉他50時使用多種彈奏風(fēng)格。例如藝術(shù)家可以將他的或者她的手放置于琴頸拾取器(neck pickup)或者琴橋拾取器(bridge pickup)附近并且用手指撥弄激發(fā)琴弦24 (稱為“指彈奏(fingering)風(fēng)格”(用于現(xiàn)代流行、節(jié)奏和藍調(diào)以及前衛(wèi)風(fēng)格))。藝術(shù)家可以用手指或者手掌拍擊琴弦24 (稱為“拍擊風(fēng)格”(用于現(xiàn)代爵士、鄉(xiāng)土爵士、節(jié)奏和藍調(diào)以及搖滾風(fēng)格))。藝術(shù)家可以用拇指激發(fā)琴弦24 (稱為“拇指風(fēng)格”(用于摩城節(jié)奏和藍調(diào)))。藝術(shù)家可以用雙手(每只手撥動(fret)音符)輕拍琴弦24 (稱為“輕拍風(fēng)格”(用于前衛(wèi)和現(xiàn)代爵士風(fēng)格))。在其他彈奏風(fēng)格中，已知藝術(shù)家使用指彈奏附件(諸如撥子或者簽子)。在每種情況下，琴弦24以特定幅度和頻率振動并且根據(jù)諸如圖7a和7b中所示琴弦振動階段生成唯一音頻信號。圖6進一步圖示了音頻放大器90的動態(tài)自適應(yīng)智能控制。音頻放大器90的自適應(yīng)智能特征的主要目的是在逐幀基礎(chǔ)上檢測并且隔離音頻信號的頻域特性和時域特性并且使用該信息控制放大器的信號處理功能的操作。向頻域和時域分析塊110路由來自音頻線纜26的音頻信號。向音符簽名塊112路由塊110的輸出，并且向自適應(yīng)智能控制塊114路由塊112的輸出。依次討論塊110、112和114的功能。圖8圖示了頻域和時域分析塊110的進一步細節(jié)，該塊包括采樣音頻塊116、頻域分析塊120和時域分析塊122。向采樣音頻塊116呈現(xiàn)模擬 音頻信號。采樣音頻塊116使用模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器對模擬音頻信號采樣(例如每秒30至1024個采樣)。將采樣的音頻信號118組織成一系列時間漸進幀(幀I至幀n)，每個幀包含音頻信號的預(yù)定數(shù)量的采樣。圖9a不出了巾貞I (該巾貞包含音頻信號118在時間序列中的64個米樣)、巾貞2 (該巾貞包含音頻信號118在時間序列中的接下來64個采樣)、幀3 (該幀包含音頻信號118在時間序列中的接下來64個采樣)并且以此類推至幀η (該幀包含音頻信號118在時間序列中的64個采樣)。圖9b示出了在如圖15中所描述的時域到頻域轉(zhuǎn)換中使用的幀l-η的重疊窗119。向頻域分析塊120和時域分析塊122路由采樣的音頻信號118的幀1-n。圖10圖示了時域分析塊122的進一步細節(jié)，該時域分析塊122包括能級隔離塊124，該能級隔離塊124將采樣的音頻信號118的每個幀的能級隔離為多個頻帶。在圖11中，能級隔離塊124處理濾波器頻帶130a-130c內(nèi)的在時間序列中的采樣的音頻信號118的每個幀以分離并且隔離音頻信號的具體頻率。濾波器頻帶130a-130c可以隔離音頻范圍ΙΟΟ-ΙΟΟΟΗζ中的具體頻帶。在一個實施例中，濾波器頻帶130a是具有以IOOHz為中心的通帶的帶通濾波器，濾波器頻帶130b是具有以500Hz為中心的通帶的帶通濾波器，并且濾波器頻帶130c是具有以1000Hz為中心的通帶的帶通濾波器。濾波器頻帶130a的輸出包含以IOOHz為中心的采樣的音頻信號118的能級。濾波器頻帶130b的輸出包含以500Hz為中心的采樣的音頻信號118的能級。濾波器頻帶130c的輸出包含以1000Hz為中心的采樣的音頻信號118的能級。其他濾波器頻帶的輸出中的每個包含用于具體頻帶的采樣的音頻信號118的能級。峰檢測器132a監(jiān)視并且存儲以IOOHz為中心的采樣的音頻信號118的峰能級。峰檢測器132b監(jiān)視并且存儲以500Hz為中心的采樣的音頻信號118的峰能級。峰檢測器132c監(jiān)視并且存儲以1000Hz為中心的采樣的音頻信號118的峰能級。平滑濾波器134a去除寄生分量并且否則穩(wěn)定以IOOHz為中心的采樣的音頻信號118的峰能級。平滑濾波器134b去除寄生分量并且否則穩(wěn)定以500Hz為中心的采樣的音頻信號118的峰能級。平滑濾波器134c去除峰能級的寄生分量并且否則穩(wěn)定以1000Hz為中心的采樣的音頻信號118。平滑濾波器134a-134c的輸出是在采樣的音頻信號118的每個幀η中用于每個頻帶Ι-m的能級函數(shù)E (m, η)。圖8的時域分析塊122如圖10中所示也包括音符檢測器塊125。塊125檢測每個音符的開始并且提供將采樣的音頻信號組織成離散段，每個段以音符的開始為開始(包括采樣的音頻信號的多個幀)并且以下一音符的開始為結(jié)束。在本實施例中，采樣的音頻信號的每個離散段對應(yīng)于音樂的單個音符。音符檢測器塊125關(guān)聯(lián)琴弦24的起奏階段為音符的開始。也就是說，吉他20上的振動琴弦24的起奏階段與具體音符的檢測重合。對于其他樂器，音符檢測與藝術(shù)家的不同身體動作(例如按壓鋼琴或者電子鍵盤的鍵、激發(fā)豎琴的琴弦、在按壓號上的一個或者多個鍵之時向號中吐入空氣或者用鼓槌打擊鼓面)關(guān)聯(lián)。在每種情況下，音符檢測器塊125監(jiān)視采樣的音頻信號118的時域動態(tài)內(nèi)容并且標(biāo)識音符的開始。圖12示出了包括起奏檢測器136的音符檢測器塊125的進一步細節(jié)。一旦為采樣的音頻信號118的每個頻帶Ι-m確定能級函數(shù)E(m, η), —個巾貞n_l的能級l_m如圖13中所示存儲于起奏檢測器136的塊138中。如濾波器頻帶130a-130c、峰檢測器132a_132c和平滑濾波器134a-134c確定的用于采樣的音頻信號118的下一幀η的頻帶l_m的能級存儲于起奏檢測器136的塊140中。差值塊142確定當(dāng)前幀η和先前幀n_l的對應(yīng)頻帶的能級之間的差。例如從用于幀η的頻帶I的能級減去用于幀η-l的頻帶I的能級。從用于幀η的頻帶2的能級減去用于巾貞η-l的頻帶2的能級。從用于巾貞η的頻帶m的能級減去用于中貞η-l的頻帶m的能級。用于巾貞η和巾貞η_1的每個頻帶l_m的能級之差在求和器144中求和。求和器144累積巾貞η和巾貞η_1的每個頻帶l_m的能級E(m, η)之差。音符的開始 將出現(xiàn)于用于采樣的音頻信號118的跨全部受監(jiān)視頻帶Ι-m的能級E(m，n)之差的合計超過預(yù)定閾值時。比較器146比較求和器144的輸出與閾值148。如果求和器144的輸出大于閾值148，則用于采樣的音頻信號118的在整個頻率頻譜上的能極E (m，η)之差的累積超過閾值148并且在即時幀η中檢測到音符的開始。如果求和器144的輸出小于閾值148，則未檢測到音符的開始。在每個幀結(jié)束時，起奏檢測器136將標(biāo)識即時幀是否包含音符的開始或者即時幀是否不含音符的開始。例如基于采樣的音頻信號118在頻帶Ι-m的整個頻譜上的能級E (m, η)之差的和超過閾值148，起奏檢測器136可以將圖9a的幀I標(biāo)識為包含音符的開始，而圖9a的幀2和幀3沒有音符的開始。圖7a圖示了音符在幀I中的點150的開始(基于采樣的音頻信號在頻帶Ι-m內(nèi)的能級E(m，η))并且音符在幀2或者幀3中未開始。圖7a具有音符在點152的另一次開始檢測。圖7b示出了音符在點154、156和158的開始檢測。圖14圖示了起奏檢測器132在直接用求和器160對能級E (m，η)求和時的另一實施例。求和器160累積幀η在采樣的音頻信號118的每個頻帶Ι-m中的能級E (m, η)。音符的開始將出現(xiàn)在用于采樣的音頻信號118的跨全部受監(jiān)視頻帶Ι-m的能級E(m，n)的合計超過預(yù)定閾值時。比較器162比較求和器160的輸出與閾值164。如果求和器160的輸出大于閾值164，則用于采樣的音頻信號118的在整個頻率頻譜上的能級E (m，η)的累積超過閾值164并且在即時幀η中檢測到音符的開始。如果求和器160的輸出小于閾值164，則未檢測到音符的開始。在每個幀結(jié)束時，起奏檢測器136將標(biāo)識即時幀是否包含音符的開始或者即時幀是否不含音符的開始。例如基于采樣的音頻信號118在頻帶Ι-m內(nèi)的能級E(m，n)的和超過閾值164，起奏檢測器136可以將圖9a的幀I標(biāo)識為包含音符的開始，而圖9a的幀2和幀3無音符的開始。等式(I)提供音符的開始檢測的另一示例。
g m f η = :na:< 0 f f E in, n) / E (n-ll j -1) I:,其中g(shù)(m，n)是在m個頻帶的n個巾貞上的能級的最大值函數(shù)E (m, η)是頻帶m的巾貞η的能級E (m, η-l)是頻帶m的巾貞n_l的能級。函數(shù)g(m, η)具有用于每個頻帶Ι-m和每個巾貞l-η的值。如果比值E(m，n)/E(m, η-l)(即在巾貞η中的頻帶m的能級與在巾貞n_l中的頻帶m的能級之比)小于一，則[E(m, n)/E(m, n_l)]_l為負。在巾貞η中的頻帶m的能級不大于在巾貞n_l中的頻帶m的能級。函數(shù)g(m，n)為零，其指示未發(fā)起起奏階段并且因此未檢測到音符的開始。如果比值E(m, n) /E (m, n_l)(即在巾貞η中的頻帶m的能級與在巾貞n_l中的頻帶m的能級之比)大于一(假如值二)，則[E(m, n)/E(m, n-l)]-l為正(即值一)。在中貞η中的頻帶m的能級大于在中貞η-l中的頻帶m的能級。函數(shù)g(m，n)為[E (m, n)/E (m, n_l) ]-I的正值,其指示發(fā)起起奏階段并且因此可能檢測到音符的開始。回顧圖12，起奏檢測器136向靜默門166、重復(fù)門168和噪聲門170路由音符的開始檢測。并非音符的每個開始檢測都是真實的。靜默門166監(jiān)視采樣的音頻信號118在音符的開始檢測之后的能級E(m，η)。如果采樣的音頻信號118在音符的開始檢測之后的能級E(m，n)由于靜默而為低(例如_45dB)，則觸發(fā)音符開始的采樣的音頻信號118的能級 E(m, η)視為寄生并且被拒絕。例如藝術(shù)家可能已經(jīng)無意地觸摸一個或者多個琴弦24而未有意地彈奏音符或者和弦。由于無意接觸所致的采樣的音頻信號118的能級E(m，n)可能已經(jīng)足以檢測音符的開始，但是由于彈奏未繼續(xù)(即采樣的音頻信號118在音符的開始檢測之后的能級E(m，η)指示靜默)，所以拒絕開始檢測。重復(fù)門168監(jiān)視出現(xiàn)于時間段內(nèi)的開始檢測數(shù)量。如果在重復(fù)檢測時間段(例如50毫秒(ms))內(nèi)檢測到音符的多個開始，則僅記錄第一開始檢測。也就是說，拒絕在重復(fù)檢測時間段內(nèi)在第一開始檢測之后檢測到的音符的任何后續(xù)開始。噪聲門170監(jiān)視采樣的音頻信號118在音符的開始檢測周圍的能級E(m，η)。如果采樣的音頻信號118在音符的開始檢測周圍的能級E(m，η) 一般在低噪聲范圍中，例如能級E(m, η)為-90dB，則開始檢測被視為可疑并且因為不可靠而被拒絕。圖8的時域分析塊122如圖10中所示也包括音符峰起奏塊172。塊172使用能級E(m，n)以確定在所有頻帶Ι-m上的能級的衰退之前在琴弦振動的起奏階段或者維系階段期間從音符的開始檢測到音符的峰能級的時間(即頻帶Ι-m的求和)。起奏檢測器136確定音符的開始檢測。峰能級是能量函數(shù)E (m，η)在所有頻帶Ι-m上的能級的衰退之前在琴弦振動的起奏階段或者維系階段期間的最大值。在峰檢測器132a-132c中逐幀監(jiān)視峰能級。峰能級可以出現(xiàn)于與開始檢測相同的幀中或者后續(xù)幀中。音符峰起奏是用于所有頻帶1-m的每個幀η的時域參數(shù)或者特性并且在逐幀基礎(chǔ)上存儲為運行時矩陣174中的值。音符峰釋放塊176使用能量函數(shù)E (m，η)以確定在所有頻帶l_m上的音符的衰退階段或者釋放階段期間從音符的開始檢測到更低能級的時間(即頻帶Ι-m的求和)。起奏檢測器136確定音符的開始檢測。在峰檢測器132a-132c中逐幀監(jiān)視更低能級。在一個實施例中，更低能級在所有頻帶Ι-m上是相對于峰能級的_3dB。音符峰釋放是用于所有頻帶1-m的每個幀η的時域參數(shù)或者特性并且在逐幀基礎(chǔ)上存儲為運行時矩陣174中的值。多頻帶峰起奏塊178使用能量函數(shù)E (m, η)以確定在針對每個具體頻帶l_m的能級的衰退之前在琴弦振動的起奏階段或者維系階段期間從音符的開始檢測到音符的峰能級的時間。起奏檢測器136確定音符的開始檢測。峰能級是在每個具體頻帶Ι-m的能級的衰退之前在琴弦振動的起奏階段或者維系階段期間的最大值。在峰檢測器132a-132c中逐幀監(jiān)視峰能級。峰能級可以出現(xiàn)于與開始檢測相同的幀中或者后續(xù)幀中。多頻帶峰起奏是用于每個頻帶Ι-m的每個幀η的時域參數(shù)或者特性并且在逐幀基礎(chǔ)上存儲為運行時矩陣174中的值。多頻帶峰釋放塊180使用能量函數(shù)E(m，n)以確定在每個具體頻帶l_m中的音符的衰退階段或者釋放階段期間從音符的開始檢測到更低能級的時間。起奏檢測器136確定音符的開始檢測。在峰檢測器132a-132c中逐幀監(jiān)視更低能級。在一個實施例中，更低能級在每個頻帶Ι-m中是相對于峰能級的_3dB。多頻帶峰釋放是用于每個頻帶Ι-m的每個中貞η的時域參數(shù)或者特性并且在逐幀基礎(chǔ)上存儲為運行時矩陣174中的值。拍擊(slap)檢測器182監(jiān)視頻帶l_m上的每個巾貞l_n中的能量函數(shù)E(m, η)以確定拍擊風(fēng)格事件的出現(xiàn)(即藝術(shù)家已經(jīng)用他的或者她的手指或者手掌拍擊琴弦24)。在音符的起奏階段的幀期間的能級中的尖峰表征拍擊事件。例如拍擊事件在起奏階段中引起在下一個幀中的能級之上和上方的6dB能級尖峰。6dB能級尖峰被解釋為拍擊事件。拍擊檢測 器是用于所有頻帶Ι-m的每個幀η的時域參數(shù)或者特性并且在逐幀基礎(chǔ)上存儲為運行時矩陣174中的值。拍子檢測器184監(jiān)視頻帶Ι-m上的每個幀l_n中的能量函數(shù)E(m，n)以確定在相鄰音符的開始檢測之間的時間間隔(即每個音符的持續(xù)時間)。拍子檢測器是用于所有頻帶Ι-m的每個幀η的時域參數(shù)或者特性并且在逐幀基礎(chǔ)上存儲為運行時矩陣174中的值。圖8中的頻域分析塊120如圖15中所示包括STFT塊185。塊185使用恒定重疊相加(COLA)短時間傅里葉變換(STFT)或者其他快速傅里葉變換(FFT)來執(zhí)行采樣的音頻信號118在逐幀基礎(chǔ)上的時域到頻域轉(zhuǎn)換。COLA STFT 185如圖9b中所示使用重疊分析窗119來執(zhí)行時域到頻域轉(zhuǎn)換。采樣窗119在COLA STFT分析中針對附加采樣點按照音頻信號的預(yù)定采樣數(shù)量(稱為跳躍大小)重疊以保證在相繼幀中對數(shù)據(jù)相等地加權(quán)。等式(2)提供對采樣的音頻信號118的時域到頻域轉(zhuǎn)換的一般形式。
'.I ""=
I:Ak； = V 吟
"Γ-I 2 其中Xm是在頻域中的音頻信號
X (η)是第m幀音頻輸入信號 m是當(dāng)前幀號 k是頻率倉 N是STFT大小。圖8的頻域分析塊120如圖15中所示也包括音符檢測器塊186。一旦采樣的音頻信號118在頻域中，塊186就檢測每個音符的開始并且提供將采樣的音頻信號組織成離散段，每個段以音符的開始為開始(包括采樣的音頻信號的多個幀)并且以下一音符的開始為結(jié)束。在本實施例中，采樣的音頻信號118的每個離散段對應(yīng)于音樂的單個音符。音符檢測器塊186關(guān)聯(lián)琴弦24的起奏階段為音符的開始。也就是說，吉他20上的振動琴弦24的起奏階段與具體音符的檢測重合。對于其他樂器，音符檢測與藝術(shù)家的不同身體動作(例如按壓鋼琴或者電子鍵盤的鍵、激發(fā)豎琴的琴弦、在按壓號角上的一個或者多個鍵之時向號角中吐入空氣或者用鼓槌打擊鼓面)關(guān)聯(lián)。在每種情況下，音符檢測器塊186監(jiān)視采樣的音頻信號118的頻域動態(tài)內(nèi)容并且標(biāo)識音符的開始。圖16示出了頻域音符檢測器塊186的進一步細節(jié)，該頻域音符檢測器塊186包括能級隔離塊187，該能級隔離塊187將采樣的音頻信號118的每個幀的能級隔離為多個頻率倉。在圖17中，能級隔離塊187處理濾波器頻率倉188a-188c內(nèi)的采樣的音頻信號118頻域的每個幀以分離并且隔離音頻信號的具體頻率。濾波器頻率倉188a-188c可以隔離音頻范圍ΙΟΟ-ΙΟΟΟΗζ中的具體頻帶。在一個實施例中，濾波器頻率倉188a以IOOHz為中心，濾波器頻率倉188b以500Hz為中心，并且濾波器頻率倉188c以1000Hz為中心。濾波器頻率倉188a的輸出包含以IOOHz為中心的采樣的音頻信號118的能級。濾波器頻率倉188b的輸出包含以500Hz為中心的采樣的音頻信號118的能級。濾波器頻率倉188c的輸出包含以1000Hz為中心的采樣的音頻信號118的能級。其他濾波器頻率倉的輸出中的每個包含用于給定具體頻帶的采樣的音頻信號118的能級。峰檢測器189a監(jiān)視并且存儲以IOOHz為中心的采樣的音頻信號118的峰能級。峰檢測器189b監(jiān)視并且存儲以500Hz為中心的采樣的音頻信號118的峰能級。峰檢測器189c監(jiān)視并且存儲以1000Hz為中心的采樣的音 頻信號118的峰能級。平滑濾波器190a去除寄生分量并且否則穩(wěn)定以IOOHz為中心的采樣的音頻信號118的峰能級。平滑濾波器190b去除寄生分量并且否則穩(wěn)定以500Hz為中心的采樣的音頻信號118的峰能級。平滑濾波器190c去除峰能級的寄生分量并且否則穩(wěn)定以1000Hz為中心的采樣的音頻信號118。平滑濾波器190a_190c的輸出是在采樣的音頻信號118的每個頻率倉Ι-m中的用于每個巾貞η的能級函數(shù)E (m, η)。一個幀η-l的能級E (m, η)如圖18中所示存儲于起奏檢測器192的塊191中。如濾波器頻率倉188a-188c、峰檢測器189a_189c和平滑濾波器190a_190c確定的用于采樣的音頻信號118的下一個幀η的每個頻率倉Ι-m的能級存儲于起奏檢測器192的塊193中。差值塊194確定當(dāng)前幀η和先前幀η-l的對應(yīng)倉的能級之間的差。例如從用于幀η的頻率倉I的能級減去用于巾貞η-l的頻率倉I的能級。從用于巾貞η的頻率倉2的能級減去用于中貞η-l的頻率倉2的能級。從用于巾貞η的頻率倉m的能級減去用于巾貞n_l的頻率倉m的能級。用于巾貞η和巾貞η-l的每個頻率倉Ι-m的能極之差在求和器195中求和。求和器195累積幀η和幀η_1的每個頻率倉l_m的能級E (m, η)之差。音符的開始將出現(xiàn)于用于采樣的音頻信號118的跨全部受監(jiān)視頻率倉Ι-m的能級E (m，η)之差的合計超過預(yù)定閾值時。比較器196比較求和器195的輸出與閾值197。如果求和器195的輸出大于閾值197，則用于采樣的音頻信號118的在整個頻率頻譜上的能極E (m，η)之差的累積超過閾值197并且在即時幀η中檢測到音符的開始。如果求和器195的輸出小于閾值197，則未檢測到音符的開始。在每個幀結(jié)束時，起奏檢測器192將標(biāo)識即時幀是否包含音符的開始或者即時幀是否不含音符的開始。例如，基于采樣的音頻信號118在頻率倉Ι-m的整個頻譜上的能級E (m, η)之差的和超過閾值197，起奏檢測器192可以將圖9a的幀I標(biāo)識為包含音符的開始，而圖9a的子幀2和子幀3無音符的開始。圖7a圖示了音符在幀I中的點150開始(基于采樣的音頻信號在頻率倉Ι-m內(nèi)的能級E (m, η))并且音符在幀2或者幀3中未開始。圖7a具有音符在點152的另一開始檢測。圖7b示出了音符在點154、156和158的開始檢測。圖19圖示了起奏檢測器192在直接用求和器198對能級E (m，η)求和時的另一實施例。求和器198累積采樣的音頻信號118的每個幀l-η和每個頻率倉l_m的能級E(m，η)。音符的開始將出現(xiàn)在用于采樣的音頻信號118的跨全部受監(jiān)視頻率倉Ι-m的能級E(m, η)的合計超過預(yù)定閾值時。比較器199比較求和器198的輸出與閾值200。如果求和器198的輸出大于閾值200，則用于采樣的音頻信號118的在整個頻率頻譜上的能級E (m，η)的累積超過閾值200并且在即時幀η中檢測到音符的開始。如果求和器198的輸出小于閾值200，則未檢測到音符的開始。在每個幀結(jié)束時，起奏檢測器192將標(biāo)識即時幀是否包含音符的開始或者即時幀是否不含音符的開始。例如基于采樣的音頻信號118在頻率倉Ι-m內(nèi)的能級E (m，η)的和超過閾值200，起奏檢測器192可以將圖9a的幀I標(biāo)識為包含音符的開始，而圖9a的幀2和幀3無音符的開始。回顧圖16，起奏檢測器192向靜默門201、重復(fù)門202和噪聲門203路由音符的開始檢測。并非音符的每個開始檢測都是真實的。靜默門201監(jiān)視采樣的音頻信號118在音符的開始檢測之后的能級E(m，η)。如果采樣的音頻信號118在音符的開始檢測之后的能級E(m，n)由于靜默而為低(例如_45dB)，則觸發(fā)音符開始的采樣的音頻信號118的能級 E(m, η)被視為寄生并且被拒絕。例如藝術(shù)家可能已經(jīng)無意地觸摸一個或者多個琴弦24而未有意地彈奏音符或者和弦。由于無意接觸所致的采樣的音頻信號118的能級E(m，n)可能已經(jīng)足以檢測音符的開始，但是由于彈奏未繼續(xù)(即采樣的音頻信號118在音符的開始檢測之后的能級E(m，η)指示靜默)，所以拒絕開始檢測。等式(I)提供音符的開始檢測的另一示例。函數(shù)g(m，n)具有用于每個頻率倉l_m和每個巾貞l-η的值。如果比值E(m, n)/E(m, η-l)(即在巾貞η中的倉m的能級與在巾貞n_l中的倉m的能級之比)小于一,則[E(m, n)/E(m, n_l)]_l為負。在巾貞η中的倉m的能級不大于在中貞η-l中的倉m的能級。函數(shù)g(m，n)為零指示未發(fā)起起奏階段,并且因此未檢測到音符的開始。如果比值E(m, n)/E(m, η-l)(即在巾貞η中的倉m的能級與在巾貞n_l中的倉m的能級之比)大于一(假如值二 )，則[E (m, n) /E (m, η_1)]_1為正(即值一)。在中貞η中的倉m的能級大于在巾貞η-l中的倉m的能級。函數(shù)g(m，n)為[E (m, n)/E (m, n_l) ]-I的正值,這指示發(fā)起起奏階段并且可能檢測到音符的開始。重復(fù)門202監(jiān)視出現(xiàn)于時間段內(nèi)的開始檢測數(shù)量。如果在重復(fù)檢測時間段(例如50ms)內(nèi)檢測到音符的多次開始，則僅記錄第一開始檢測。也就是說，拒絕在重復(fù)檢測時間段內(nèi)在第一開始檢測之后檢測到的音符的任何后續(xù)開始。噪聲門203監(jiān)視采樣的音頻信號118在音符的開始檢測周圍的能級E (m，η)。如果采樣的音頻信號118在音符的開始檢測周圍的能級E(m，η) 一般在低噪聲范圍中(例如能級E(m, η)為-90dB)，則開始檢測被視為可疑并且因為不可靠而被拒絕?；仡檲D15，諧波起奏比值塊204在逐幀基礎(chǔ)上確定在音符的起奏階段或者維系階段期間在頻域采樣的音頻信號118中的各種頻率諧波的能級之比。替代地，諧波起奏比值監(jiān)視基頻的和基頻的諧波。在一個實施例中，為了監(jiān)視拍擊風(fēng)格，在音符的起奏階段期間在拍擊的200Hz基頻和基頻的4000Hz諧波處測量采樣的音頻信號118的頻域能級。用于每個幀l-η的在音符的起奏階段期間的4000/200HZ頻域能級之比是諧波起奏比值?？梢栽谥饚A(chǔ)上監(jiān)視在音符的起奏階段中的其他頻率諧波比值。塊204確定諧波比值中的能級改變速率(即能級在音符的起奏階段期間相對于每個幀多么快地增加或者減少)。諧波起奏比值是每個幀η的頻域參數(shù)或者特性并且在逐幀基礎(chǔ)上存儲為運行時矩陣174中的值。諧波釋放比值塊205在逐幀基礎(chǔ)上確定在音符的衰退階段或者釋放階段期間頻域采樣的音頻信號118的各種頻率諧波的能級之比。替代地，諧波釋放比值監(jiān)視基頻和基頻的諧波。在一個實施例中，為了監(jiān)視拍擊風(fēng)格，在音符的釋放階段期間在拍擊的200Hz基頻和4000Hz的基頻的諧波處測量采樣的音頻信號118的頻域能級。用于每個幀l-η的在音符的釋放階段期間的4000/200HZ頻域能級之比是諧波釋放比值?？梢栽谥饚A(chǔ)上監(jiān)視在音符的釋放階段中的其他頻率諧波比值。塊205確定諧波比值中的能級改變速率(即能級在音符的釋放階段期間相對于每個幀多么快地增加或者減少)。諧波釋放比值是每個幀的頻域參數(shù)或者特性并且在逐幀基礎(chǔ)上存儲為運行時矩陣174中的值。開放和靜音因子塊206針對琴弦24的開放狀態(tài)或者靜音狀態(tài)的出現(xiàn)來監(jiān)視頻域采樣的音頻信號118的能級。琴弦24的靜音狀態(tài)出現(xiàn)于藝術(shù)家將他的或者她的手指連續(xù)按壓在琴弦上(通常在吉他20的琴橋附近)。在琴弦24上的手指壓力迅速抑制或者衰減琴弦振動。開放狀態(tài)為無靜音狀態(tài)(即無手指壓力或者琴弦24的其他人為抑制)，使得琴弦振 動自然衰退。在靜音狀態(tài)中，音符的維系階段和衰退階段由于引起的阻尼而比在開放狀態(tài)中的自然衰退明顯更短。采樣的音頻信號118的頻域能級的高頻內(nèi)容缺失和迅速減少指示靜音狀態(tài)。采樣的音頻信號118的頻域能級的高頻值和自然衰退指示開放狀態(tài)。開放和靜音因子是每個幀η的頻域參數(shù)或者特性并且在逐幀基礎(chǔ)上存儲為運行時矩陣174中的值。琴頸和琴橋因子塊207針對藝術(shù)家的琴頸彈奏或者琴橋彈奏的出現(xiàn)來監(jiān)視頻域采樣的音頻信號118的能級。琴弦24的琴頸彈奏出現(xiàn)于藝術(shù)家在吉他20的琴頸附近激發(fā)琴弦時。琴弦24的琴橋彈奏出現(xiàn)于藝術(shù)家在吉他20的琴橋附近激發(fā)琴弦時。當(dāng)在琴頸附近彈奏時，第一頻率陷波(notch)出現(xiàn)于采樣的音頻信號118的頻域響應(yīng)中的約IOOHz。當(dāng)在琴橋附近彈奏時，第一頻率陷波出現(xiàn)于采樣的音頻信號118的頻域響應(yīng)中的約500Hz。第一陷波在頻率響應(yīng)中的出現(xiàn)和位置指示琴頸彈奏或者琴橋彈奏。琴頸和琴橋因子是每個幀η的頻域參數(shù)或者特性并且在逐幀基礎(chǔ)上存儲為運行時矩陣174中的值。音高檢測器塊208監(jiān)視頻域采樣的音頻信號118的能級以確定音符的音高。塊208記錄音高的基頻。音高檢測器是每個幀η的頻域參數(shù)或者特性并且在逐幀基礎(chǔ)上存儲為運行時矩陣174中的值。運行時矩陣174包含在頻域分析塊120中確定的頻域參數(shù)和在時域分析塊122中確定的時域參數(shù)。每個時域參數(shù)和頻域參數(shù)是在逐幀基礎(chǔ)上存儲于運行時矩陣174中的數(shù)字參數(shù)值Pvn，j，其中η是幀并且j是參數(shù)。例如音符峰起奏參數(shù)具有幀I中的值PV1，I、幀2中的值PV2，I和幀η中的值PVn，I ;音符峰釋放參數(shù)具有幀I中的值PV1，2、幀2中的值PV2，2和幀η中的值PVn，2 ;多頻帶峰起奏參數(shù)具有幀I中的值PV1，3、幀2中的值PV2，3和幀η中的值PVn，3 ;并且以此類推。表I示出了具有在運行時分析期間生成的時域和頻域參數(shù)值PVn，j的運行時矩陣174。時域和頻域參數(shù)值PVn，j是具體音符的特性以及因此在音符之間進行區(qū)分中有用?！椤? ...Mn
音符峰起奏PVl, IPV2,1PVn, I
音符峰釋放PVl, 2PV2,2PVn, 2
多頻帶峰起奏PVl, 3PV2,3PVn, 3多頻帶峰釋放PVl, 4PV2,4PVn, 4
拍擊檢測器PVl, 5PV2,5PVn, 5
拍子檢測器PVl, 6PV2,6PVn, 6
諧波起奏比值PVl, 7PV2,7PVn, 7
諧波釋放比值PVl, 8PV2,8PVn, 8
開放和靜音因子PV1，9PV2,9PVn,9
琴頸和琴橋因子PVl, 10PV2,10PVn, 10
音高檢測器PVl, 11PV2,11PVn, 11
表I -具有來自運行時分析的時域參數(shù)和頻域參數(shù)的運行時矩陣174。表2示出了運行時矩陣174的一個幀，該矩陣174具有由頻域分析塊120和時域分析塊122生成的時域和頻域參數(shù)，這些塊被分配用于源于指彈奏風(fēng)格的音頻信號的采樣數(shù)值。按照表1，運行時矩陣174包含用于源于指彈奏風(fēng)格的音頻信號的其他幀的時域和頻域參數(shù)值PVn，j。遞Mt
音符峰起奏28
音符峰釋放196
多頻帶峰起奏31，36，33
多頻帶峰釋放193，177，122
拍擊檢測器O
拍子檢測器42
諧波起奏比值0.26
諧波釋放比值0.85
開放和靜首因子O. 19
琴頸和琴橋因子207
音高檢測器53
表2 -來自對指彈奏風(fēng)格的一個幀的運行時分析的時域和頻域參數(shù)。表3示出了運行時矩陣174的一個幀，該矩陣174具有由頻域分析塊120和時域分析塊122生成的時域和頻域參數(shù)，這些塊被分配用于源于拍擊風(fēng)格的音頻信號的采樣數(shù)值。按照表1，運行時矩陣174包含用于源于拍擊風(fēng)格的音頻信號的其他幀的時域和頻域參數(shù)值PVn，j。皇數(shù)頓值
音符峰起奏6
音符峰釋放33
多頻帶峰起奏6，4，7
多頻帶峰釋放32，29，20
拍擊檢測器I
拍子檢測器110
諧波起奏比值0.90
諧波釋放比值0.24開放和靜首因子O. 76
琴頸和琴橋因子881
音高檢測器479
表3 -來自對拍擊風(fēng)格的 一個幀的運行時分析的時域參數(shù)和頻域參數(shù)?；仡檲D6，數(shù)據(jù)庫112維護于音頻放大器90的存儲器部件中并且包含多個音符簽名記錄1、2、3、…i，每個音符簽名記錄具有與運行時矩陣174對應(yīng)的時域參數(shù)和頻域參數(shù)。此外，音符簽名記錄l_i包含用于每個時域和頻域參數(shù)的加權(quán)因子1、2、3、··· j以及多個控制參數(shù)1、2、3、…k。圖20示出了數(shù)據(jù)庫112，該數(shù)據(jù)庫112具有用于每個音符簽名記錄l_i的時域和頻域參數(shù)Ι-j、用于每個音符簽名記錄Ι-i的加權(quán)因子Ι-j以及用于每個音符簽名記錄1-i的控制參數(shù)Ι-k。每個音符簽名記錄i由作為與音符簽名i相關(guān)聯(lián)的音符的特性的參數(shù)ι-j和關(guān)聯(lián)的權(quán)重Ι-j限定并且將用來將來自運行時矩陣174的傳入幀標(biāo)識為與音符簽名i最佳匹配或者最接近相關(guān)。一旦來自運行時矩陣174的傳入幀與特定音符簽名i匹配，自適應(yīng)智能控制114就使用匹配音符簽名的控制參數(shù)Ι-k設(shè)置音頻放大器90的信號處理塊92-104的操作狀態(tài)。例如在匹配音符簽名記錄i中，控制參數(shù)i，I設(shè)置前濾波器塊92的操作狀態(tài)；控制參數(shù)i，2設(shè)置前效果塊94的操作狀態(tài)；控制參數(shù)i，3設(shè)置非線性效果塊96的操作狀態(tài)；控制參數(shù)i，4設(shè)置用戶限定的模塊98的操作狀態(tài)；控制參數(shù)i，5設(shè)置后效果塊100的操作狀態(tài)；控制參數(shù)i，6設(shè)置后濾波器塊102的操作狀態(tài)；并且控制參數(shù)i，7設(shè)置功率放大塊104的操作狀態(tài)。在音符簽名數(shù)據(jù)庫112中的時域參數(shù)和頻域參數(shù)Ι-j包含制造商預(yù)設(shè)的或者用戶錄入的或者通過彈奏樂器隨時間學(xué)習(xí)的值。音頻放大器90的工廠或者制造商可以初始預(yù)設(shè)時域和頻域參數(shù)l_j以及加權(quán)因子l_j和控制參數(shù)l_k的值。參見圖21，用戶可以使用具有用戶接口屏幕或者顯示器210的計算機209直接改變用于數(shù)據(jù)庫112中的每個音符簽名Ι-i的時域和頻域參數(shù)l_j、加權(quán)因子l_j以及控制參數(shù)l_k。用接口屏幕210呈現(xiàn)用于時域和頻域參數(shù)ι-j、加權(quán)因子ι-j以及控制參數(shù)ι-k的值以允許用戶錄入更新值。在另一實施例中，時域和頻域參數(shù)l_j、加權(quán)因子l_j以及控制參數(shù)l_k可以由彈奏吉他20的藝術(shù)家學(xué)習(xí)。藝術(shù)家將音頻放大器90設(shè)置成學(xué)習(xí)模式。藝術(shù)家反復(fù)彈奏吉他20上的相同音符。例如藝術(shù)家指彈奏特定音符或者拍擊特定音符反復(fù)多次。圖8的頻域分析120和時域分析122每當(dāng)彈奏相同音符時創(chuàng)建具有關(guān)聯(lián)頻域參數(shù)和時域參數(shù)Ι-j的運行時矩陣174。在數(shù)據(jù)庫122中累積并且存儲用于相同音符的一系列頻域和時域參數(shù)l_j。在反復(fù)彈奏音符時，藝術(shù)家可以經(jīng)由前控制面板78對音頻放大器90進行手動調(diào)整。音頻放大器90按照如藝術(shù)家手動設(shè)置的信號處理塊92-104的設(shè)置來學(xué)習(xí)與音符關(guān)聯(lián)的控制參數(shù)Ι-k。例如藝術(shù)家拍擊低音吉他20上的音符。用于拍擊的音符的頻域參數(shù)和時域參數(shù)逐幀存儲于數(shù)據(jù)庫112中。藝術(shù)家通過前面板控制78手動調(diào)整音頻放大器90的信號處理塊92-104 (例如增加音頻信號在放大塊104中的放大率或者選擇前效果塊94中的聲音效果)。存儲如藝術(shù)家手動設(shè)置的信號處理塊92-104的設(shè)置作為用于數(shù)據(jù)庫112中學(xué)習(xí)的音符簽名的控制參數(shù)l_k。藝術(shù)家拍擊低音吉他20上的相同音符。在數(shù)據(jù)庫112中累積用于相同拍擊音符的頻域參數(shù)和時域參數(shù)與先前頻域和時域參數(shù)ι-j。藝術(shù)家通過前面板控制78手動調(diào)整音頻放大器90的信號處理塊92-104(例如調(diào)整音頻信號在前濾波器塊92中的均衡或者選擇非線性效果塊96中的聲音效果)。累積如藝術(shù)家手動設(shè)置的信號處理塊92-104的設(shè)置作為用于數(shù)據(jù)庫112中學(xué)習(xí)的音符簽名的控制參數(shù)Ι-k。該過程以相同音符的反復(fù)拍擊針對學(xué)習(xí)模式而繼續(xù)并且通過前面板控制78手動調(diào)整音頻放大器90的信號處理塊92-104。當(dāng)學(xué)習(xí)模式完成時，用音符簽名參數(shù)限定數(shù)據(jù)庫112中的音符簽名記錄，這些參數(shù)是在數(shù)據(jù)庫112中累積的頻域參數(shù)和時域參數(shù)的平均值以及根據(jù)音頻放大器90的信號處理塊92-104的手動調(diào)整而取得的并且在數(shù)據(jù)庫112中累積的控制參數(shù)l_k的平均值。在一個實施例中，平均值是數(shù)據(jù)庫112中的系列累積頻域和時域參數(shù)l_j以及累積控制參數(shù)l_k的均方根。
可以通過監(jiān)視學(xué)習(xí)的時域和頻域參數(shù)Ι-j并且基于該比較的接近度或者統(tǒng)計相關(guān)增加或者減少加權(quán)因子來學(xué)習(xí)加權(quán)因子Ι-j。如果特定參數(shù)表現(xiàn)一致的統(tǒng)計相關(guān)，則可以增加用于該參數(shù)的加權(quán)因子。如果特定參數(shù)表現(xiàn)不同的統(tǒng)計相關(guān)，則可以減少用于該參數(shù)的加權(quán)因子。一旦為數(shù)據(jù)庫112建立音符簽名Ι-i的參數(shù)l_j、加權(quán)因子l_j和控制參數(shù)l_k，就可以在逐幀基礎(chǔ)上比較運行時矩陣174中的時域和頻域參數(shù)Ι-j與每個音符簽名Ι-i以發(fā)現(xiàn)最佳匹配或者最接近相關(guān)。在正常彈奏模式中，藝術(shù)家彈奏吉他20以生成與彈奏的旋律對應(yīng)的音符序列。對于每個音符，運行時矩陣174在逐幀基礎(chǔ)上由如圖6-19中描述的那樣根據(jù)音頻信號的運行時分析而確定的時域參數(shù)和頻域參數(shù)填充?？梢栽诙喾N實現(xiàn)中進行在運行時矩陣174與數(shù)據(jù)庫112中的音符簽名l_i之間的比較。例如在時間序列中逐一比較運行時矩陣174中的時域和頻域參數(shù)Ι-j與用于數(shù)據(jù)庫112中的每個音符簽名Ι-i的參數(shù)Ι-j。為運行時矩陣174的每個幀確定最佳匹配或者最接近相關(guān)。自適應(yīng)智能控制塊114使用數(shù)據(jù)庫112中的與匹配音符簽名關(guān)聯(lián)的控制參數(shù)l_k控制音頻放大器90的信號處理塊92-104的操作。在另一例子中，比較運行時矩陣174中的音符的預(yù)定數(shù)量的幀(少于音符的所有幀)中的時域和頻域參數(shù)l_j與用于數(shù)據(jù)庫112中的每個音符簽名Ι-i的參數(shù)Ι-j。在一個實施例中，比較運行時矩陣174中的每個音符的如該音符的開始檢測所確定的前十個幀中的時域和頻域參數(shù)l_j與用于每個音符簽名Ι-i的參數(shù)l_j。在運行時矩陣174中的每個音符的前十個幀中的每個幀中的時域和頻域參數(shù)l_j與用于每個音符簽名Ι-i的參數(shù)Ι-j之間的比較的平均值將確定最佳匹配或者最接近相關(guān)以將運行時矩陣174中的幀標(biāo)識為與音符簽名i關(guān)聯(lián)的特定音符。自適應(yīng)智能控制塊114使用數(shù)據(jù)庫112中的與匹配音符簽名關(guān)聯(lián)的控制參數(shù)l_k控制音頻放大器90的信號處理塊92-104的操作。在用于確定在運行時矩陣174中的用于每個幀的時域和頻域參數(shù)Ι-j與用于每個音符簽名Ι-i的參數(shù)Ι-j之間的最佳匹配或者最接近相關(guān)的參數(shù)比較過程的示例數(shù)值例子中，表4示出了數(shù)據(jù)庫112的具有用于音符簽名I (指彈奏風(fēng)格音符)的采樣參數(shù)值的時域和頻域參數(shù)l_j。表5示出了數(shù)據(jù)庫112的具有用于幀簽名2 (拍擊風(fēng)格音符)的采樣參數(shù)值的時域和頻域參數(shù)ι-j?；蕯?shù)值加權(quán)
音符峰起奏300.83
音符峰釋放2000.67
多頻帶峰起奏30，35，330.72多頻帶峰釋放200，180，120O. 45
拍擊檢測器O1.00
拍子檢測器500.38
諧波起奏比值0.250.88
諧波釋放比值0.800.61
開放和靜音因子O. 150.70
琴頸和琴橋因子2000.69
音高檢測器500.40 表4 -用于音符簽名I (指彈奏風(fēng)格)的時域參數(shù)和頻域參數(shù)。盡數(shù)值加極音符峰起奏 5 0.80音符峰釋放 40 0.71多頻帶峰起奏 5，4，5 0.65多頻帶峰釋放 30，25，23 0.35拍擊檢測器 I 1.00拍子檢測器 100 0.27諧波起奏比值 0.85 0.92諧波釋放比值 0.20 0.69開放和靜音因子 0.65 0.74琴頸和琴橋因子 1000 0.80音高檢測器 500 0.57表5 -用于音符簽名2 (拍擊風(fēng)格)的時域參數(shù)和頻域參數(shù)。在逐個基礎(chǔ)上比較運行時矩陣174中的用于一個幀的時域和頻域參數(shù)Ι-j與每個音符簽名Ι-i中的參數(shù)l_j并且記錄差值。例如運行時矩陣174中的幀I的音符峰起奏參數(shù)具有值28 (見表2)，并且音符簽名I中的音符峰起奏參數(shù)具有值30 (見表4)。圖22示出了具有比較塊212的識別檢測器211，該比較塊212用于確定運行時矩陣174中的用于一個幀的時域和頻域參數(shù)ι-j與音符簽名i中的參數(shù)ι-j之間的差。幀I與音符簽名I之間的差30-28存儲于識別存儲器213中。運行時矩陣174中的幀I的音符峰釋放參數(shù)具有值196 (見表2)，并且音符簽名I中的音符峰釋放參數(shù)具有值200 (見表4)。比較塊212確定差值200-196并且在識別存儲器213中存儲差值。對于幀I的每個參數(shù)，比較塊212確定運行時矩陣174中的參數(shù)值與音符簽名I中的參數(shù)值之間的差并且在識別存儲器213中存儲差值。將幀I的參數(shù)ι-j與音符簽名I的參數(shù)ι-j之間的差求和以確定在幀I的參數(shù)Ι-j與音符簽名I的參數(shù)ι-j之間的總差值。接著運行時矩陣174中的幀I的音符峰起奏參數(shù)具有值28 (見表2)，并且音符簽名2中的音符峰起奏參數(shù)具有值5 (見表5)。比較塊212確定差值5-28并且在識別存儲器213中存儲幀I與音符簽名2之間的差。運行時矩陣174中的幀I的音符峰釋放參數(shù)具有值196 (見表2)，并且音符簽名2中的音符峰釋放參數(shù)具有值40 (見表5)。比較塊212確定差值40-196并且在識別存儲器213中存儲差值。對于幀I的每個參數(shù)，比較塊212確定運行時矩陣174中的參數(shù)值與音符簽名2中的參數(shù)值之間的差并且在識別存儲器213中存儲差值。將運行時矩陣174中的用于幀I的參數(shù)Ι-j與音符簽名2的參數(shù)Ι-j之間的差求和以確定在運行時矩陣174中的用于幀I的參數(shù)Ι-j與音符簽名2的參數(shù)Ι-j之間的總差值。如針對音符簽名I和2描述的那樣，比較運行時矩陣174中的用于幀I的時域和頻域參數(shù)l_j與數(shù)據(jù)庫112中的剩余音符簽名3-i中的時域和頻域參數(shù)Ι-j。在運行時矩陣174中的用于幀I的參數(shù)Ι-j與音符簽名Ι-i的參數(shù)Ι-j之間的最小總差值是最佳匹配或者最接近相關(guān)。在這一情況下，運行時矩陣174中的用于幀I的時域和頻域參數(shù)Ι-j與音符簽名I中的時域和頻域參數(shù)l_j更接近對準(zhǔn)。將運行時矩陣174的幀I標(biāo)識為指彈奏風(fēng)格音符的幀。利用與音符簽名I匹配的根據(jù)彈奏的音符生成的在運行時矩陣174中的幀I的時域參數(shù)和頻域參數(shù)Ι-j，圖6的自適應(yīng)智能控制塊114使用數(shù)據(jù)庫112中的與匹配音符簽名I關(guān)聯(lián)的控制參數(shù)Ι-k控制音頻放大器90的信號處理塊92-104的操作。在音符簽名I之 下的控制參數(shù)1，I、控制參數(shù)1，2至控制參數(shù)l，k中的每個具有數(shù)值(例如1-10)。例如控制參數(shù)1，I具有值5并且將前濾波器塊92的操作狀態(tài)設(shè)置成在200Hz具有低通濾波器功能；控制參數(shù)1，2具有值7并且將前效果塊94的操作狀態(tài)設(shè)置成加入回響聲音效果；控制參數(shù)1，3具有值9并且將非線性效果塊96的操作狀態(tài)設(shè)置成引入失真；控制參數(shù)1，4具有值I并且將用戶限定的模塊98的操作狀態(tài)設(shè)置成添加鼓伴奏；控制參數(shù)1，5具有值3并且將后效果塊1000的操作狀態(tài)設(shè)置成加入哼聲取消器聲音效果；控制參數(shù)1，6具有值4并且將后濾波器塊102的操作狀態(tài)設(shè)置成實現(xiàn)鈴形均衡；并且控制參數(shù)1，7具有值8并且將功率放大塊104的操作狀態(tài)設(shè)置成將放大增加3dB。通過前濾波器塊92、前效果塊94、非線性效果塊96、用戶限定的模塊98、后效果塊100、后濾波器塊102和功率放大塊104處理處理音頻信號，每個如音符簽名I的控制參數(shù)1，I、控制參數(shù)1，2至控制參數(shù)l，k設(shè)置的那樣操作。向外殼24中的揚聲器46或外殼72中的揚聲器82路由增強的音頻信號。收聽者聽見用音頻信號的動態(tài)內(nèi)容確定的特性實時增強的再現(xiàn)音頻信號。接著在逐個基礎(chǔ)上比較運行時矩陣174中的用于幀2的時域和頻域參數(shù)Ι-j與每個音符簽名Ι-i中的參數(shù)Ι-j并且記錄差值。對于幀2的每個參數(shù)Ι-j，比較塊212確定運行時矩陣174中的參數(shù)值與音符簽名i中的參數(shù)值之間的差并且在識別存儲器213中存儲差值。將幀2的參數(shù)Ι-j與音符簽名i的參數(shù)Ι-j之間的差求和以確定在幀2的參數(shù)1-j與音符簽名i的參數(shù)Ι-j之間的總差值。在運行時矩陣174的幀2的參數(shù)Ι-j與音符簽名Ι-i的參數(shù)ι-j之間的最小總差值是最佳匹配或者最接近相關(guān)。用具有在對應(yīng)參數(shù)之間的最小總差值的音符簽名標(biāo)識運行時矩陣174的幀2。在這一情況下，運行時矩陣174中的幀2的時域和頻域參數(shù)Ι-j與音符簽名I中的時域和頻域參數(shù)Ι-j更接近對準(zhǔn)。將運行時矩陣174的幀2標(biāo)識為用于指彈奏風(fēng)格作品的另一個幀。自適應(yīng)智能控制塊114使用數(shù)據(jù)庫112中的與匹配音符簽名I關(guān)聯(lián)的控制參數(shù)l_k控制音頻放大器90的信號處理塊92-104的操作。該過程針對運行時矩陣174的每個幀η繼續(xù)。在另一數(shù)值示例中，運行時矩陣174中的幀I的音符峰起奏參數(shù)具有值6 (見表3)，并且音符簽名I中的音符峰起奏參數(shù)具有值30 (見表4)。幀I與音符簽名I之間的差30-6存儲于識別存儲器213中。運行時矩陣174中的幀I的音符峰釋放參數(shù)具有值33(見表3)，并且音符簽名I中的音符峰釋放參數(shù)具有值200 (見表4)。比較塊212確定差值200-33并且在識別存儲器213中存儲差值。對于幀I的每個參數(shù)，比較塊212確定運行時矩陣174中的參數(shù)值與音符簽名I中的參數(shù)值之間的差并且在識別存儲器213中存儲差值。將運行時矩陣174中的幀I的參數(shù)Ι-j與音符簽名I的參數(shù)Ι-j之間的差求和以確定在幀I的參數(shù)ι-j與音符簽名I的參數(shù)ι-j之間的總差值。接著運行時矩陣174中的幀I的音符峰起奏參數(shù)具有值6 (見表3)，并且音符簽名2中的音符峰起奏參數(shù)具有值5 (見表5)。比較塊212確定差值5-6并且在識別存儲器213中存儲差值。運行時矩陣174中的幀I的音符峰釋放參數(shù)具有值33 (見表3)，并且音符簽名2中的音符峰釋放參數(shù)具有值40 (見表5)。比較塊212確定差值40-33并且在識別存儲器213中存儲差值。對于幀I的每個參數(shù)，比較塊212確定運行時矩陣174中的參數(shù)值與音符簽名2中的參數(shù)值之間的差并且在識別存儲器213中存儲差值。將幀I的參數(shù)Ι-j與音符簽名2的參數(shù)Ι-j之間的差求和以確定幀I的參數(shù)Ι-j與音符簽名2的參數(shù)1-j之間的總差值。如針對音符簽名I和2描述的那樣，比較運行時矩陣174中的用于幀I的時域和 頻域參數(shù)Ι-j與數(shù)據(jù)庫112中的剩余音符簽名3-i的時域和頻域參數(shù)Ι-j。在運行時矩陣174的幀I的參數(shù)Ι-j與音符簽名Ι-i的參數(shù)Ι-j之間的最小總差值是最佳匹配或者最接近相關(guān)。用具有在對應(yīng)參數(shù)之間的最小總差值的音符簽名標(biāo)識運行時矩陣174的幀I。在這一情況下，運行時矩陣174中的幀I的時域和頻域參數(shù)Ι-j與音符簽名2中的時域和頻域參數(shù)Ι-j更接近對準(zhǔn)。將運行時矩陣174的幀I標(biāo)識為拍擊風(fēng)格音符的幀。利用與音符簽名2匹配的根據(jù)彈奏的音符生成的在運行時矩陣174中的幀I的時域參數(shù)和頻域參數(shù)l_j，圖6的自適應(yīng)智能控制塊114使用數(shù)據(jù)庫112中的與匹配音符簽名2關(guān)聯(lián)的控制參數(shù)l_k控制音頻放大器90的信號處理塊92-104的操作。通過前濾波器塊92、前效果塊94、非線性效果塊96、用戶限定的模塊98、后效果塊100、后濾波器塊102和功率放大塊104處理音頻信號，每個如音符簽名2的控制參數(shù)2，I、控制參數(shù)2，2至控制參數(shù)2，k設(shè)置的那樣操作。向外殼24中的揚聲器或外殼72中揚聲器82路由增強的音頻信號。收聽者聽見用音頻信號的動態(tài)內(nèi)容確定的特性實時增強的再現(xiàn)音頻信號。在逐個基礎(chǔ)上比較運行時矩陣174中的用于幀2的時域和頻域參數(shù)Ι-j與每個音符簽名Ι-i中的參數(shù)Ι-j并且記錄差值。對于幀2的每個參數(shù)Ι-j，比較塊212確定運行時矩陣174中的參數(shù)值與音符簽名i中的參數(shù)值之間的差并且在識別存儲器213中存儲差值。將幀2的參數(shù)Ι-j與音符簽名i的參數(shù)Ι-j之間的差求和以確定在幀2的參數(shù)1-j與音符簽名i的參數(shù)Ι-j之間的總差值。在運行時矩陣174的幀2的參數(shù)Ι-j與音符簽名Ι-i的參數(shù)ι-j之間的最小總差值是最佳匹配或者最接近相關(guān)。用具有在對應(yīng)參數(shù)之間的最小總差值的音符簽名標(biāo)識運行時矩陣174的幀2。在這一情況下，運行時矩陣174中的幀2的時域和頻域參數(shù)Ι-j與音符簽名2中的時域和頻域參數(shù)Ι-j更接近對準(zhǔn)。將運行時矩陣174的幀2標(biāo)識為拍擊風(fēng)格音符的另一個幀。自適應(yīng)智能控制塊114使用數(shù)據(jù)庫112中的與匹配音符簽名2關(guān)聯(lián)的控制參數(shù)l_k控制音頻放大器90的信號處理塊92-104的操作。該過程針對運行時矩陣174的每個幀η繼續(xù)。在另一實施例中，在逐個基礎(chǔ)上比較運行時矩陣174中的用于一個幀的時域和頻域參數(shù)Ι-j與每個音符簽名Ι-i中的參數(shù)Ι-j并且記錄加權(quán)差。例如運行時矩陣174中的幀I的音符峰起奏參數(shù)具有值28(見表2)，并且音符簽名I中的音符峰起奏參數(shù)具有值30(見表4)。比較塊212確定加權(quán)差(30-28)*權(quán)重1，I并且在識別存儲器213中存儲加權(quán)差值。運行時矩陣174中的幀I的音符峰釋放參數(shù)具有值196 (見表2)，并且音符簽名I中的音符峰釋放參數(shù)具有值200 (見表4)。比較塊212確定加權(quán)差(200-196)*權(quán)重1，2并且在識別存儲器213中存儲加權(quán)差。對于幀I的每個參數(shù)，比較塊212確定如權(quán)重1，j確定的在運行時矩陣174中的參數(shù)值與音符簽名I中的參數(shù)值之間的加權(quán)差并且在識別存儲器213中存儲加權(quán)差。將在幀I的參數(shù)Ι-j與音符簽名I的參數(shù)Ι-j之間的加權(quán)差求和以確定在幀I的參數(shù)ι-j與音符簽名I的參數(shù)ι-j之間的總加權(quán)差。接著運行時矩陣174中的幀I的音符峰起奏參數(shù)具有值28 (見表2)，并且音符簽名2中的音符峰起奏參數(shù)具有值5 (見表5)。比較塊242確定加權(quán)差(5-28)*權(quán)重2，I并且在識別存儲器213中存儲加權(quán)差。運行時矩陣174中的幀I的音符峰釋放參數(shù)具有值196(見表2)，并且音符簽名2中的音符峰釋放參數(shù)具有值40 (見表5)。比較塊212確定加權(quán)差(40-196) *權(quán)重2，2并且在識別存儲器213中存儲加權(quán)差。對于幀I的每個參數(shù)，比較塊212按照權(quán)重2，j確定在運行時矩陣174中的參數(shù)值與音符簽名中的參數(shù)值之間的加權(quán)差并且在識別存儲器213中存儲加權(quán)差。將在運行時矩陣174中的幀I的參數(shù)Ι-j與音符 簽名2的參數(shù)Ι-j之間的加權(quán)差求和以確定在幀I的參數(shù)Ι-j與音符簽名2的參數(shù)Ι-j之間的總加權(quán)差值。如針對音符簽名I和2描述的那樣，比較運行時矩陣174中的用于幀I的時域和頻域參數(shù)Ι-j與數(shù)據(jù)庫112中的剩余音符簽名3-i中的時域和頻域參數(shù)ι-j。在運行時矩陣174的幀I的參數(shù)Ι-j與音符簽名Ι-i的參數(shù)Ι-j之間的最小總加權(quán)差是最佳匹配或者最接近相關(guān)。用具有在對應(yīng)參數(shù)之間的最小總加權(quán)差的音符簽名標(biāo)識運行時矩陣174的幀I。自適應(yīng)智能控制塊114使用數(shù)據(jù)庫112中的與匹配音符簽名關(guān)聯(lián)的控制參數(shù)Ι-k控制音頻放大器90的信號處理塊92-104的操作。在逐個基礎(chǔ)上比較運行時矩陣174中的用于幀2的時域和頻域參數(shù)ι-j與每個音符簽名Ι-i中的參數(shù)Ι-j并且記錄加權(quán)差值。對于幀2的每個參數(shù)Ι-j，比較塊212按照權(quán)重i，j確定在運行時矩陣174中的參數(shù)值與音符簽名i中的參數(shù)值之間的加權(quán)差并且在識別存儲器213中存儲加權(quán)差。將在幀2的參數(shù)Ι-j與音符簽名i的參數(shù)Ι-j之間的加權(quán)差求和以確定在幀2的參數(shù)Ι-j與音符簽名i的參數(shù)Ι-j之間的總加權(quán)差值。在運行時矩陣174的幀2的參數(shù)Ι-j與音符簽名Ι-i的參數(shù)Ι-j之間的最小總加權(quán)差是最佳匹配或者最接近相關(guān)。用具有在對應(yīng)參數(shù)之間的最小總加權(quán)差的音符簽名標(biāo)識運行時矩陣174的幀2。自適應(yīng)智能控制塊114使用數(shù)據(jù)庫112中的與匹配音符簽名關(guān)聯(lián)的控制參數(shù)Ι-k控制音頻放大器90的信號處理塊92-104的操作。該過程針對運行時矩陣174的每個幀η繼續(xù)。在另一實施例中，確定在運行時矩陣174與音符簽名Ι-i中的對應(yīng)參數(shù)之間的相關(guān)概率。換而言之，將相關(guān)概率確定為運行時矩陣174中的給定參數(shù)可能與音符簽名i中的對應(yīng)參數(shù)相同的百分比。百分比是匹配的可能性。如上文描述的那樣，在逐幀基礎(chǔ)上存儲運行時矩陣174中的時域參數(shù)和頻域參數(shù)。對于運行時矩陣174中的每個參數(shù)j的每個中貞 η 由 Pn, j=[Pnl, Pn2, ... Pnj]代表。在運行時矩陣174中的每個參數(shù)j的每個幀η與每個音符簽名i的每個參數(shù)j之間確定概率等級列表R?？梢酝ㄟ^等式(3)中針對Pn，j和音符簽名數(shù)據(jù)庫Si，j的均方根分析來確定概率值A(chǔ)
權(quán)利要求
1.一種音頻系統(tǒng)，包括被耦合用于接收音頻信號的信號處理器，其中所述音頻信號的動態(tài)內(nèi)容控制所述信號處理器的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的音頻系統(tǒng)，還包括 時域處理器，其被耦合用于接收所述音頻信號并且生成所述音頻信號的時域參數(shù)； 頻域處理器，其被耦合用于接收所述音頻信號并且生成所述音頻信號的頻域參數(shù)； 簽名數(shù)據(jù)庫，其包括多個簽名記錄，每個簽名記錄具有時域參數(shù)和頻域參數(shù)以及控制參數(shù)；以及 識別檢測器，用于匹配所述音頻信號的所述時域參數(shù)和頻域參數(shù)與所述簽名數(shù)據(jù)庫的簽名記錄，其中匹配簽名記錄的控制參數(shù)控制所述信號處理器的操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的音頻系統(tǒng)，其中所述信號處理器包括前濾波器、前效果、非線性效果、用戶限定的模塊、后效果、后濾波器或者功率放大。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的音頻系統(tǒng)，其中對所述音頻信號采樣，并且所述時域處理器和頻域處理器對采樣的音頻信號的多個幀操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的音頻系統(tǒng)，其中所述時域處理器或者頻域處理器檢測采樣的音頻信號的音符的開始。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的音頻系統(tǒng)，其中所述時域參數(shù)包括音符峰起奏參數(shù)、音符峰釋放參數(shù)、多頻帶峰起奏參數(shù)、多頻帶峰釋放參數(shù)、拍擊檢測器參數(shù)、拍子檢測器參數(shù)、瞬態(tài)檢測器參數(shù)或者顫音檢測器參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的音頻系統(tǒng)，其中所述頻域參數(shù)包括諧波起奏比值參數(shù)、諧波釋放比值參數(shù)、開放和靜音因子參數(shù)，琴頸和琴橋因子參數(shù)、音高檢測器參數(shù)、元音共振峰參數(shù)或者陪音檢測器參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的音頻系統(tǒng)，其中所述音頻信號由吉他生成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的音頻系統(tǒng)，其中所述音頻信號由聲樂生成。
10.一種控制音頻系統(tǒng)的方法,包括 提供適于接收音頻信號的信號處理器；并且 使用所述音頻信號的動態(tài)內(nèi)容來控制所述信號處理器的操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括 生成所述音頻信號的時域參數(shù)； 生成所述音頻信號的頻域參數(shù)； 提供包括多個簽名記錄的簽名數(shù)據(jù)庫，每個簽名記錄具有時域參數(shù)和頻域參數(shù)以及控制參數(shù)； 匹配所述音頻信號的時域參數(shù)和頻域參數(shù)與所述簽名數(shù)據(jù)庫的簽名記錄；并且 基于匹配簽名記錄的所述控制參數(shù)控制所述信號處理器的操作。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述信號處理器包括前濾波器、前效果、非線性效果、用戶限定的模塊、后效果、后濾波器或者功率放大。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括 對所述音頻信號采樣；并且 基于采樣的音頻信號的多個幀生成所述時域參數(shù)和頻域參數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括檢測采樣的音頻信號的音符的開始。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述時域參數(shù)包括音符峰起奏參數(shù)、音符峰釋放參數(shù)、多頻帶峰起奏參數(shù)、多頻帶峰釋放參數(shù)、拍擊檢測器參數(shù)、拍子檢測器參數(shù)、瞬態(tài)檢測器參數(shù)或者顫音檢測器參數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述頻域參數(shù)包括諧波起奏比值參數(shù)、諧波釋放比值參數(shù)、開放和靜音因子參數(shù)，琴頸和琴橋因子參數(shù)、音高檢測器參數(shù)、元音共振峰參數(shù)或者陪音檢測器參數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括用吉他或者聲樂生成所述音頻信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及區(qū)分信號信息內(nèi)容和控制信號處理功能的音頻系統(tǒng)和方法。一種音頻系統(tǒng)具有被耦合用于從樂器或者聲樂接收音頻信號的信號處理器。時域處理器接收音頻信號并且生成音頻信號的時域參數(shù)。頻域處理器接收音頻信號并且生成音頻信號的頻域參數(shù)。對音頻信號采樣，并且時域處理器和頻域處理器對采樣的音頻信號的多個幀操作。時域處理器檢測采樣的音頻信號的音符的開始。簽名數(shù)據(jù)庫具有簽名記錄，每個簽名記錄具有時域參數(shù)和頻域參數(shù)以及控制參數(shù)。識別檢測器匹配音頻信號的時域參數(shù)和頻域參數(shù)與簽名數(shù)據(jù)庫的簽名記錄。匹配簽名記錄的控制參數(shù)控制信號處理器的操作。
文檔編號H04R3/00GK102790932SQ20121015316
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者K.L.查普曼, S.J.科蒂, 鄺志云 申請人:芬德樂器公司