基于特征参数的歌唱评分方法研究毕业论文.doc

基于特征参数的歌唱评分方法研究 目 录中文摘要 I 英文摘要 II 1 绪 论 1 1.1 课题研究的背景 1 1.2 已有的歌唱评分系统 1 1.3 本课题需要解决的基本问题 2 1.4 课题研究的意义 2 1.5 本文的主要组织结构 2 1.6 本文的主要工作 3 2 相关的理论知识和概念 5 2.1 什么是声音 5 2.2 声音信号产生的原理 5 2.3 人耳对声音信号的接收原理 8 2.4 声音信号的分类 9 2.5 声音的物理特性 9 2.6 乐谱 10 2.7声音信号的主要特征参数 13 2.7.1 基音频率 14 2.7.2 梅尔倒频谱系数 15 2.7.3 声音强度 18 3 声音信号预处理 19 3.1 声音信号预加重 19 3.2 声音信号的采样和分帧 21 3.3 语音信号的加窗 23 4 特征参数提取 27 4.1基音频率的提取 27 4.1.1 多种基音频率的提取方法 29 4.1.2 自相关法（ACF法）提取基音频率 30 4.2 MFCC的提取 33 4.2.1 FFT 33 4.2.2 Mel滤波器组 35 4.2.3 DCT 35 4.3 提取声音强度 36 4.4 特征参数匹配方法 37 5 评分方法 42 5.1 评分公式 42 5.2 实验 43 5.2.1 实验环境及实验工具介绍 43 5.2.2 实验结果 49 6 总结与展望 54 致 谢 56 参考文献 58 附 录 61 作者在攻读学位期间发表的论文目录 61  1 绪论 1.1 课题研究的背景 我们知道，在人类社会中人们最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式是通过语音进行传递信息。语言是人类区别于其它动物的特有功能，而声音则是人类进行语言交流的媒介，是人类之间相互传递各自信息的最主要手段。所以，语音信号是人们在日常生活中交流个人思想和自身情感的主要途径。而且到现在，我们可以说人类已开始进入了电子信息化时代，可以通过现代科技手段来研究语音信号处理技术，可以使人们相互之间语音信息的产生、传达、获取和存储更加有效。可见进行语音处理技术的研究对于促进整个社会的蓬勃发展具有非常重要的现实意义。 随着我国经济的不断发展，我国国民的生活水平有了很大的提高。人们现在对生活的需求已经不仅仅体现在物质上了。众多的娱乐节目也受到了大众的关注。而这个时候，一些选秀节目就也应运而生。特别是一些歌唱选秀节目，标榜的是以唱功为衡量标杆，但是总是会出现很多有争议的结果。比如像网上经常爆料出的一些内定的内幕等等，或者评委的跟大多数观众的有很大的悬殊，从而引起很大的争议。 以上这些种种现象的根本原因，本文认为是没有一个统一的标准，或者是没有对每个标准细化到具体的量的这个层面上。简单的说，就是只有定性，没有定量。而本文提出的观点就正是为了解决这个衡量参赛选手的唱功方面很有争议的问题，分别从选手的音调、音准、音律，音强方面给出一个具体的评价值，在根据这些具体得出的按照事先好的给出一个最后的综合分数，即选手的最终得分。其意义在于一切的评分规则对于参赛选手、主办方、以及观众来说，在信息的获取上都是公平对等的，并且得出最终得分的全过程都没有人的参与，也就是说没有人的主观因素在里面，相信这样得出的结果应该比仅仅靠几个评委或者在加上个大众评委甚至还有很多不知道具体来源的手机短信投票所得出的结果要更客观。 1.2 已有的歌唱评分系统 曾经在90年代初国内相继出现来很多的歌唱比赛评分软件，如卡拉蜂,是一个在线歌唱比赛评分软件,需要上网下载特殊格式的播放文件，并在线使用该软件,不过一般这类软件的评分功能都是象征性的,分数是按照你每首歌的完成度来算的。比如一首歌放到一半关掉,分数就是50,即使你一个字都没唱。这种软件其实质性功能是自己录了歌自己听,找到问题并提高的。它的评分系统仅仅是以每首歌的完成度来进行评分的，评分标准非常不全面。 还有就是万利达的歌唱比赛评分软件，其主要特点是： （1）无法分辨曲调准不准确的，所以音准肯定和打分没有关系； （2）一般男生比女生分数高，因为声音比较大，所以声音大小和得分成正比；（3）如果中间有几个字没唱出来，分数一般都不高，所以是否跟着字幕唱完整了很重要，与字幕的进度越合拍，分数越高。 这些软件大多数都是为了提高其产品功能的多样性，增加产品宣传的噱头。其产品的歌唱评分功能仅仅是简单的按照完成度和音量进行评分的。其选取的评分参数和给出的评价分数并不能客观准确反映出歌唱者的歌唱水平。 1.3 本课题需要解决的基本问题 在给出关于歌唱评分方法的过程中，需要解决的问题有： ① 明确歌唱者的歌唱水平主要体现在哪些方面； ② 如何选取可以代表歌唱者歌唱水平的特征参数； ③ 如何从声音信号中提取这些特征参数； ④ 给出一个评价歌唱者歌唱水