一种声乐演唱的声音处理方法及系统

本发明涉及声乐演唱声音的处理，具体为一种声乐演唱的声音处理方法及系统。

背景技术：

1、在当前声乐演唱声音处理的技术领域中，众多系统旨在通过数字信号处理技术改善声音质量，提升演唱表现。常见的处理技术包括自动音调校正、动态范围压缩以及回声和噪声消除。这些方法往往依赖于传统的数字信号处理算法，如快速傅里叶变换(fft)和线性预测编码(lpc)，以及基于规则的音频效果应用。然而，这些技术通常只适用于一般的声音质量改善，缺乏对个体声乐特性的深入分析和个性化处理，特别是在处理专业声乐演唱者的独特声音时，往往无法精确地识别并修正演唱中的微妙缺陷，如细微的音准偏差、音色不均或动态范围的不适当控制。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种声乐演唱的声音处理方法及系统，解决了上述背景技术中提出的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种声乐演唱的声音处理方法及系统，包括声音输入模块、声音数据分析模块、声音特征提取模块、声音特征处理模块、声音输出模块；

3、声音输入模块，用于对声乐演唱过程中的演唱者的声音收入操作，以演唱者的原音输出作为基本数据模型，用以后期的声音处理；

4、声音数据分析模块，用于对声乐演唱者的原音数据模型进行分割截断式分析，将原音数据模型以等量时间为单位分为若干个的数据包独立分析，数据包中包括n个维度的特征信息，其中n为1的倍数；

5、声音特征提取模块，用于对每个单位数据包中的各个演唱声音特征进行获取，以此作为处理的基础数据节，通过使用labview中对matlab脚本节点调用的方法来实现的；将输入的语音信号先降噪预处理，再提取其mfcc(mel频率倒谱系数)参数，训练其vq码本，进行语音识别时则计算样本语音信号的vq码本和测试语音信号mfcc之间的欧氏距离，判断其是否小于设定的阈值；

6、声音特征处理模块，用于对声乐演唱者的演唱声音进行对应调整操作，将声音数据分析模块中分割后的每个数据包与待演唱歌曲的音频信息进行对比，确定各个演唱者的声音特征信息和所述待演唱歌曲的各歌词的音频信息之间的差值幅度，并根据差值幅度对应调整演唱声音的数据包；

7、声音输出模块，用于将处理完成后的演唱声音整合重组并播放。

8、可选的，所述声音输入模块由声音采集单元、声音收录单元、方位自动纠正单元、存储单元组成；

9、声音采集单元，用于对演唱者个人声音信号的各项数据采集操作，其中包括声波方位、声音大小、环境状态的参数采集；

10、声音收录单元，用于对声音原数据的收集操作，其收录过程中不受时间、场地环境、音量限制，保持原音收录；

11、方位自动纠正单元，根据收音采集单元对于声波中心方位的判断，调整收录设备的朝向，使收录设备正对于声波中心的方向；

12、存储单元，用于对手机的声音内容进行保存，以此作为技术数据使用。

13、可选的，所述声音数据分析模块中包括音量分析、音色分析、发声分析、呼吸状态分析、连贯性分析；

14、音量分析，用于对每个等量数据包声音的音量大小进行统一分析判断，并对每个音符的发音声量进行独立分析操作，并对分析数据进行存储；

15、音色分析，用于对演唱者每个音符发音声调的趋势进行分析判断，并计算该发音声调与最佳值之间存在的差值幅度；

16、发声分析，用于对演唱者的演唱过程中的发声状态、发声力度、发声连贯性进行分析；

17、呼吸状态分析，用于对演唱者在演唱过程中的呼吸间歇进行分析，其中还包括对呼吸频率、呼吸调整能力、呼吸与演唱的衔接过渡、吸氧量的分析；

18、连贯性分析，用于对每两个相邻声音数据包之间的衔接程度以及每两个相邻音符之间的声调衔接能力分析；

19、声音数据分析模块中还包括捕捉单元，用于对声音数据分析过程中所发现的非标准发音进行逐一捕捉。

20、可选的，所述声音特征提取模块具体用于对合声音频数据进行频域变换处理，以获得合声音频数据所对应的合声频域数据；根据演唱者的音频特征参数，在合声频域数据中，提取所述音频特征参数所对应的独唱频域数据。

21、可选的，所述声音特征提取模块中包括基音频率提取和共振峰提取；

22、基音频率提取，用于不同说话人、不同环境要求的基音检测方法，将语音信号分成长度一定的语音帧，随后对每一帧语音数据求取平均基音周期；

23、共振峰提取，采用了基于逆滤波器的共振峰提取方法，将语音信号分解为调制成分并采用采用非线性处理方法提取共振峰的算法，基于多频带能量分离的共振峰提取算法，以语音信号的调频-调幅非线性产生模型为基础，用一组带通滤波器把各个共振峰分量分离开来，再用能量分离算法求取各共振峰的瞬时频率和瞬时幅度，在滤波前，需用短时傅里叶变换估算各个共振峰频率和带宽。

24、可选的，所述声音特征处理模块中包括差异值分析单元、调整方式分析单元、数据包衔接处调整单元；

25、差异值分析单元，用于将各个声音特征信息与待演唱歌曲的的音频信息分别进行对比，确定声音特征信息和待演唱者的音频信息之间的差值信息，其中包括音量大小、音色、发音力度；

26、调整方式分析单元，确定各个维度的声音特征的优先级；针对标准演唱数据从优先级最高的维度的声音特征，依次根据歌词的音频信息，确定歌词的声音特征；将各个维度的声音特征与歌词相应维度的声音特征进行比较，确定与相应维度的声音之间的差值范围，并针对差值幅度大小，对幅度最大的进行优先调整，直至全部调整完成；

27、数据包衔接处调整单元，用于对调整完成后的相邻数据包衔接处进行二次调整，确保每个数据包音色、音量之间存在连续性。

28、可选的，所述声音输出模块中包括数据包拼接单元、声音数据播放单元；

29、数据包拼接单元，用于将调整并完成衔接后的数据包连接，恢复至完整的演唱声音，保持演唱声音之间的连贯性，避免出现错节现象；

30、声音数据播放单元，用于对声音处理完成后的演唱播放操作。

31、一种用于上述权利要求任一项所述的声乐演唱的声音处理方法，包括以下具体步骤：

32、步骤一：通过声音采集单元和声音收录单元对声乐演唱声音进行统一收录操作，其中在收录过程中可以通过方位自动纠正单元对收录设备的收音方向进行实时调整；

33、步骤二：将收录的声音数据等时分割为若干个数据包独立分析，分别对其进行标记，如：a00；a01；a02……z98；z99；数据包中包括n个维度的特征信息，其中n为1的倍数；并对分割后的数据包中的非标准发音进行逐个捕捉标记操作；

34、步骤三：分别对每个数据包的音量、音色、发声状态进行独立分析，同时还对演唱者在演唱过程中的呼吸状态以及发音的连贯性进行分析；

35、步骤四：对步骤三中分析过程中的演唱者声音特征进行采集操作，其中特种提取包括基音频率提取和共振峰提取；

36、步骤五：针对提取后的声音特征与样本数据形成对比，获得差值数据，根据差值数据范围相对应的进行针对性调整、记录；

37、步骤六：对调整完成后的相邻数据包衔接处进行二次调整，确保每个数据包音色、音量之间存在连续性；

38、步骤七：将衔接后的数据包恢复至完整的连续性声音数据，保持演唱声音之间的连贯后进行播放或收录操作。

39、本发明提供了一种声乐演唱的声音处理方法及系统，具备以下有益效果：

40、该声乐演唱的声音处理方法及系统，通过声音数据分析模块、声音特征提取模块、声音特征处理模块之间的配合，自动识别和分类声音的多种属性和状态，包括但不限于音高、音量、音色和发声方式；采用异常声音剔除算法，能够精确识别出演唱中的非标准发音和技术缺陷，如假声、破音等；并识别演唱技巧上的缺陷如不稳定的颤音或音准问题，并提供针对性的修正建议；声音调整模块根据分析结果，对处理参数进行智能调整，如通过调节等化器的频率响应来平衡声谱，调整压缩器设置以优化动态范围，以及修改声音纹理，增强声音的表现力和清晰度；

41、该声乐演唱声音处理方法及系统的创新之处在于能够提供更为精细化和个性化的声音处理，对演唱者的声音进行全面而深入的分析和改善；通过剔除异常声音和修正演唱缺陷，演唱者的技术瑕疵被有效减少，同时增强了声音的表现力和动听度；此外，系统的自适应调整机制使得声音处理不再局限于通用设置，而是能够针对每位演唱者的具体需求进行优化，从而显著提高了声乐演练和录音的专业水平和艺术表达力；此系统对于专业声乐教育、演唱练习和商业音乐制作均有重要的应用价值，为声乐演唱提供了一个技术上的创新支持，推动了音频处理技术的发展。

技术特征：

1.一种声乐演唱的声音处理系统，其特征在于，包括声音输入模块、声音数据分析模块、声音特征提取模块、声音特征处理模块、声音输出模块；

2.根据权利要求1所述的一种声乐演唱的声音处理系统，其特征在于：所述声音输入模块由声音采集单元、声音收录单元、方位自动纠正单元、存储单元组成；

3.根据权利要求1所述的一种声乐演唱的声音处理系统，其特征在于：所述声音数据分析模块中包括音量分析、音色分析、发声分析、呼吸状态分析、连贯性分析；

4.根据权利要求1所述的一种声乐演唱的声音处理系统，其特征在于：所述声音特征提取模块具体用于对合声音频数据进行频域变换处理，以获得合声音频数据所对应的合声频域数据；根据演唱者的音频特征参数，在合声频域数据中，提取所述音频特征参数所对应的独唱频域数据。

5.根据权利要求1所述的一种声乐演唱的声音处理系统，其特征在于：所述声音特征提取模块中包括基音频率提取和共振峰提取；

6.根据权利要求1所述的一种声乐演唱的声音处理系统，其特征在于：所述声音特征处理模块中包括差异值分析单元、调整方式分析单元、数据包衔接处调整单元；

7.根据权利要求1所述的一种声乐演唱的声音处理系统，其特征在于：所述声音输出模块中包括数据包拼接单元、声音数据播放单元；

8.一种用于上述权利要求1至7任一项所述的声乐演唱的声音处理方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

技术总结
本发明公开了一种声乐演唱的声音处理方法及系统，涉及声乐演唱声音的处理技术领域，包括声音输入模块、声音数据分析模块、声音特征提取模块、声音特征处理模块、声音输出模块；声音输入模块，用于对声乐演唱过程中的演唱者的声音收入操作，以演唱者的原音输出作为基本数据模型，用以后期的声音处理。该声乐演唱的声音处理方法及系统，可自动识别和分类声音的多种属性和状态；并采用异常声音剔除算法，精确识别出演唱中的非标准发音和技术缺陷，并识别演唱技巧上的缺陷如不稳定的颤音或音准问题；声音调整模块根据分析结果，对处理参数进行智能调整，如通过调节等化器的频率响应来平衡声谱，以及修改声音纹理，增强声音的表现力和清晰度。

技术研发人员：官智贤
受保护的技术使用者：中央民族大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5