CN1729507A - 对音频信号进行排序 - Google Patents

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Abstract

一种用于将多个音频信号排序成一个序列的方法，包括：接收(104)用户偏好；分析(108)所述多个音频信号以提取内在特征；以及不依赖用户地基于所提取的特征和用户偏好的比较来将所述多个音频信号中的至少两个音频信号排序(110)成一个序列，以使得序列中的相邻信号是和谐的。所述多个音频信号可以根据用户偏好被识别(106)。经排序的音频信号可以被输出(112)。

Description

对音频信号进行排序
本发明涉及用于对多个音频信号进行排序的方法和***，尤其涉及音乐轨道(music track)的排序。
考虑包括音乐轨道的音频信号。通常消费者希望选择一组音乐轨道，并将它们排序为合适的收听序列。通常，这些任务都由音乐发型商或者艺术家处理，例如通过在专辑(聚乙烯唱片、音频CD等等)上将一组所述轨道排序为预定播放序列。新的发行模式(例如因特网下载)和存储模式(包括随机存取被存储为数字文件的音乐轨道的能力)已经将选择和排列的任务从发型商或者艺术家处转移到了终端用户。在一个层次上，对所选音乐轨道的任意定序是可能的，例如使用CD播放器的洗牌(shuffle)(随机化)播放特征。这项技术的一个优点为其在生成不同于预定播放序列的序列方面的易用性(单按钮操作)；然而，所最终生成的序列是任意的。一些CD播放器使用选择和排序音乐轨道的装置。在更多时间和劳动的代价下，其允许由用户来确定所要定制的序列。更近以来，例如数字音乐自动电唱机这样的产品允许用户组建或许包含好几百个表现用户大体上的口味的音乐轨道的库。于是产生了从可能很多的音乐轨道中选择一组供播放的轨道的问题。有各种技术可用于选择这样的一组，比如从用户人工挑选轨道到自动选择，这例如是通过使用分类(艺术家、标题、流派或类似分类标准)。然而，仍然存在一个缺点，即必须对音乐轨道进行适当的排序(也称为“播放列表”)；这不仅需要用户的时间和劳动，而且需要技巧来获得匹配用户偏好的排序。
惠普(Hewlett Packard)的欧洲专利申请EP1162621公开了一种自动地确定一组歌曲的序列的方法，该方法是根据所述歌曲的主要节拍(节奏)的重复速率和用于最终生成的编辑的理想时间图，并且其中相邻歌曲的终端部分交叠。该方法的一个缺点是，序列中相邻歌曲之间的兼容性没有被明确的解决，这对于给定序列可能会产生相邻歌曲之间的不和谐的过渡，尤其在相邻歌曲交叠的情况下。
本发明的一个目的是改进已知的技术。
依照本发明，提供了一种用于将多个音频信号排序成一个序列的方法，包括：
-接收用户偏好；
-分析所述多个音频信号以提取内在特征；以及
-不依赖用户地基于所提取的特征和用户偏好的比较来将所述多个音频信号中的至少两个音频信号排序成一个序列，以使得序列中的相邻信号是和谐的。
根据另一方面，提供了一种用于将多个音频信号排序成一个序列的***，包括：
-适于接收用户偏好的接收设备；
-适于存储音频信号的存储设备；
-数据处理器，适于：
分析所述多个音频信号以提取内在特征，以及
不依赖用户地基于所提取的特征和用户偏好的比较来将所述多个音频信号中的至少两个音频信号排序成一个序列，以使得序列中的相邻信号是和谐的。
由于本发明，不依赖用户地将音频信号排序成一个序列成为可能。音频信号可以是模拟的或者数字的。
有利的是，多个音频信号根据用户偏好而被识别。适宜的是，被提取的内在特征为音乐的特征，包括音乐音调和低音音符幅度。优选地，序列中的相邻音频信号具有相关的音乐音调。理想的是，所述相关的音乐音调根据平调音阶(Equal Tempered Scale)来确定。
可选地，该方法根据所述序列输出所述至少两个音频信号，例如作为向用户的音频呈现。有利的是，当前输出信号同序列中的紧随的信号被交叉衰落(crossfade)，以便呈现连续的输出。适宜的是，交叉衰落是依赖于当前信号和序列中的紧随信号的各自的低音音符幅度来执行的。优选地，在交叉衰落的时间区间内，每一音频信号的低音音符幅度小于对应音频信号的最大低音幅度的七分之一。
本发明的一个优点是序列的相邻音频信号之间的和谐的过渡，甚至当相邻音频信号的部分有交叠时也是如此。此外，该序列可以通过用户最少的劳动被生成，例如用户借助简单的接口来简单地选择模式或者流派风格，以便为各种场合(例如派对或者浪漫的夜晚)建立经排序的音频信号的集合。在保留和谐过渡的同时，本发明也可以根据序列的整体简档来排序音频信号，例如通过根据音乐音调来选择音乐轨道，从而允许在序列中经历合适的音调过渡。
参考附图，本发明的各实施例将仅以举例的方式被描述，其中：
图1为用来将多个音频信号排序成一个序列的方法的流程图；
图2为在图1的方法中使用的一组典型的相关音乐音调的示意图；
图3a为当前输出信号的示意图，其与序列中紧随的信号交叉衰落；
图3b为对音频信号的交叉衰落间隔的确定的示意图；
图4为用于将多个音频信号排序成一个序列的***的示意图；
图5为图4***的第一应用的示意图，其被实现为数字音乐自动电唱机，用于将多个音频信号排序成一个序列；以及
图6为图4***的第二应用的示意图，其由网络服务提供商实现，用于将多个音频信号排序成一个序列。
使用于此的术语“和谐”意味着序列中相邻音频信号之间存在足够的相容性，这样相邻音频信号之间的过渡就不会不和谐。适宜的是，包含于相邻音频信号中的特定特征的相似性有助于和谐性；这种特征的例子包括音高、电平和传输速率。
图1表示用来将多个音频信号排序成一个序列的方法的流程图。该方法从102开始，并且接收(104)用户的偏好。所述多个音频信号可以全部都是对本方法而言目前可以通过例如存储、如服务器之类的网络实体等等而获得的音频信号。可选择地(如以虚线框表示的那样)，所述多个音频信号被识别(106)为当前可获得的音频信号的子集。该子集可以根据包括例如流派、艺术家、标题等等的分类被识别。优选的是，所述多个音频信号根据用户偏好被识别。用户可以人工地识别所述多个音频信号；优选地，该识别根据用户的偏好而自动地被执行，因而减少了时间和劳动。任何适当的自动化的识别都可以被使用，例如根据用户偏好选择一个或者多个分类，并基于所选择的一个或多个分类来识别多个音频信号。在本申请人的英国专利申请0303970.8(PHGB030014)中，公开了一种从一组音频信号中识别一个音频信号的方法。所述音频信号被分析以提取特征。基于用户偏好和所提取的特征的比较，音频信号接着被识别。
在多个音频信号的识别之后，所述方法接着分析(108)所述多个音频信号以提取内在特征。任何音频信号都可以包含一个或多个特征，其在本质上附属于或关联于该音频信号。这类特征在这里称为“内在”特征，并且例如同关联于音频信号的元数据相区别，因为这样的元数据是同其所关联的音频信号分离的。音频信号的内在特征包括音乐的特征。特别地，所述方法提取并利用包括音乐音调、音乐节奏和低音音符幅度的音乐特征，其在下面被进一步讨论。该方法接着继续，其基于所提取特征和用户偏好的比较来将多个音频信号中的至少两个音频信号排序(110)成一个序列，以使得序列中相邻的信号为和谐的。在任何特定的例子中，最终产生的序列可以包括所有已识别的多个音频信号或者仅仅包括这些音频信号的一个子集，这依赖于所提取的特征同代表用户偏好的那些特征之间的对应性。用户偏好可以包括任何适用于同所提取的音频信号的特征相比较的信息。该类信息的例子包括以任意方式组合的：典型的音频信号；情绪、流派、艺术家等等的指示；序列的整体简档。
在序列中，相邻音频信号是和谐的。对音乐的音频信号来说，和谐意味着存在于相邻音频信号中的对应类型特征的数值必须是音乐上相容的。一个例子是，其中每一相邻音频信号的各自的音乐音调是相关的。在本申请人的英国申请0229940.2(PHGB020248)中，公开了一种用于确定诸如音乐轨道的音频信号的音调的方法。音频信号的各部分被分析以识别音乐的音符和其在每一部分中的相关联的强度。接着，从已识别的音乐音符中，作为所述音符的各自强度的函数而确定第一音符。从已识别的音乐音符中，再作为第一音符的函数选择至少两个另外的音符。音频信号的音调接着基于所选择音符的各自的强度的比较被确定。一旦音频信号的序列被确定，所述方法可选择地(由虚线框表示)输出(112)至少两个根据该序列的音频信号。
图2表示在图1的方法中使用的一组典型的相关音乐音调的示意图。在使用图1的方法被排序成序列的音频信号包括音乐内容的情形下，优选地，音频信号的排序被安排成使得序列的相邻音频信号是和谐的，从而其各自的音乐音调是相关的。理想的是，相关的音乐音调根据对大多数西方音乐来说通用的平调音阶来确定。图2表示平调音阶中的一些音调。大调被表示于包含214、204、202、206、218的行中，小调被表示于包含216、210、208、212、220的行中。
考虑在特定音频信号序列中的一个音频信号为C大调的音乐轨道。在图2中，虚线框200包含平调音阶的所有由音乐理论确定为同C大调202紧密相关的音调。假定C大调信号的相邻的音频信号为音乐轨道，那么优选地该相邻信号在相同的或者紧密相关的音调中，在这个例子中，该相同或紧密相关的音调包括任何在虚线框200中所包含的音调：F大调204，C大调202，G大调206，D小调210，A小调208或者E小调212。假设该相邻信号具有D小调，那么该D小调信号(再一次假定其下一信号为音乐轨道)的下一个相邻音频信号的音调为相同的或者紧密相关的，因而是以下音调中的任何一个：G小调216，D小调210，A小调208，Bb大调214，F大调240或者C大调202。除相关的音乐音调之外，可以使用其它的特征以确保序列中相邻信号为和谐的，例如音乐节奏和低音音符幅度。
图3a表示当前输出信号的示意图，其与序列中紧随的信号交叉衰落。交叉衰落通过把所输出序列中的相邻音频信号交叠一段时间来允许音频信号的连续输出，在这段时间中所述信号被混合。第一音频信号302和第二音频信号304为序列中的连续信号。当第一音频信号302被输出时，在某一时间点306上，其与第二音频信号304发生交叉衰落，该交叉衰落接着在随后的时间308完成，这样，在该时间后，仅有第二音频信号304被输出；该交叉衰落的持续时间显示于310。交叉衰落可以依赖于序列中当前信号和紧随信号的各自的低音音符幅度来执行。这是因为当这些信号的节奏不匹配时，交叉衰落优选地发生在两个信号都没有显著的低音幅度的时间段内，适宜的是当每个音频信号的低音幅度小于对应音频信号的最大低音幅度的七分之一时发生交叉衰落。
图3b显示对音频信号的交叉衰落间隔的确定的示意图。此“交叉衰落间隔”为音频信号中的一个时间间隔，在(全部或者部分的)该时间间隔期间，同另一适当信号的交叉衰落被优选地执行。典型地，一个音频信号将具有至少两个这样的间隔，一个基本上位于信号开始，另一个基本上位于信号结束；交叉衰落间隔也可以在信号中的其它地方被识别。图3b显示根据音频信号的低音音符幅度来确定交叉衰落间隔。方框320、324各描述(并不成比例)音频信号的幅度响应曲线322、326。曲线322表示音频信号中的一个音频范围的最大幅度相对于时间(位于横轴上)的曲线图，所述频率范围例如50-20,000赫兹。曲线326表示一个音频子范围的最大幅度相对于时间的曲线图，所述频率子范围例如低音频率50-600赫兹。时间点328表示音频信号可听部分的开始，这是幅度升高到大于零的时间点。时间点330表示音频信号的可听部分的明显的低音内容的开始，这是低音幅度大于音频信号的最大低音幅度的预定数量334的时间点。已经发现，音频信号的合适的预定数量334是其最大低音幅度的七分之一。时间间隔332(点328和330之间)表示交叉衰落可以发生于其中的最大间隔(在这个所描述的例子中，是在音频信号的开始部分期间)。给定任意两个合适的音频信号，在每个信号中可以确定一个或者多个这样的间隔，其中有可能发生信号间的交叉衰落。
图4表示用于将多个音频信号排序成一个序列的***的示意图。该***包括数据处理器400、接收设备406和存储设备408，它们都通过数据和通信总线410互连。可选择地(如图4中的虚线框所示)，该***也包括音频输入设备402和输出设备404；这些设备也被连接到总线410上。数据处理器包括CPU 412，其在保存于非易失性程序存储设备416中的软件程序的控制下运行，并使用易失性存储设备418以来保存程序执行的临时结果。该数据处理器还包括音频信号分析器414，其用于分析音频信号以提取特征；作为替代，该功能也可以由受软件控制的CPU执行。存储设备408通常存储许多音频信号，例如用户的整个音乐库。保存于存储设备中的全部音频信号、或者其中包括多个音频信号的一部分音频信号(子集)被分析；对于要被分析的所存储的多个音频信号的识别可以由数据处理器400根据用户偏好确定，正如前面所讨论的那样。在那些已分析的音频信号中，随后可以基于所提取的特征和用户偏好之间的比较而将其中的两个或多个不依赖于用户地排序成一个序列，以使得序列中相邻的信号为和谐的。接收设备406是任何能够接收用户偏好的合适设备；其例子包括用户接口和网络接口。后者可以是有线的或者无线的(它的一个例子关于下面的图6描述)。用户偏好本身可以是从一个简单的调用到更加复杂的偏好，其例如指定情绪、主题和/或者将被识别的多个音频信号的标识。可选择地，音频输入设备402用于接收音频信号，数据处理器400接着安排来将所述音频信号存储在存储设备408中。能够接收音频信号的合适的音频输入设备的例子包括广播电台调谐器(例如AM、FM、电缆、卫星)、因特网接入设备(例如PC中的因特网浏览器装置)、有线或者无线网络接口(例如用于接入计算机网络和因特网)和调制解调器(例如电缆、拨号、宽带等等)。同样可选择地，输出设备404被提供于所述***中，然后在数据处理器400的控制下，所述输出设备依照所述序列输出多个音频信号中的至少两个音频信号。输出信号可以是模拟的或者数字的格式。优选地，输出设备404能够将序列中的当前输出信号与紧随的信号交叉衰落。可代替地，输出设备的功能也可以由数据处理器400执行。
图5表示总体示为500的图4***的第一应用的示意图，其被实现为数字音乐自动电唱机，用于将多个音频信号排序成一个序列。该自动电唱机包括从用户接口508接收用户偏好510的处理器502。该用户接口可以允许用户通过单击键盘来输入用户偏好，例如选择诸如“派对”、“浪漫”之类的预设流派类型或者其它预定的偏好。这样的用户接口提供了在便携式产品中的容易的使用和紧凑的实现方式。响应于接收到的用户偏好，处理器502接着从库504中读取音频信号506，如早先讨论的那样执行分析和排序，并输出音频信号512至输出设备514，该输出设备在处理器502的控制下执行音频信号的交叉衰落。充当音频信号输入设备的接口518可以用于从自动电唱机外部的源接收另外的音频信号，例如从外部PC或者调谐器接收。合适的接口的例子包括有线接口(如RS232、以太网、USB、火线、S/PDIF)和无线接口(如IrDA、蓝牙、ZigBee、IEEE802.11、HiperLAN)。音频信号可以是模拟的或者数字的。合适的数字音频信号格式的例子包括AES/EBU、CD音频、WAV、AIFF和MP3。更加复杂的用户偏好的确定也可以利用另一种产品的用户接口来实现，该另一种产品例如是可通过接口518连接到自动电唱机500的PC；接着可以使用该接口将用户偏好加载到自动电唱机中，在这种情况下，该接口充当接收设备。通过接口载送的内容516因此可以包括音频信号和/或用户偏好。此外，接口518可以借助于如上所述的一个或者多个接口类型来实现，例如IrDA(举例来说，用于传送用户偏好)和模拟音频的组合；作为替代，单一接口(例如USB)可以支持将音频信号和用户偏好从外部***传输到自动电唱机。
图6为图4***的第二应用的示意图，其由网络服务提供商实现，用于将多个音频信号排序成一个序列。响应于用户偏好624，***602可以从音频输入设备610(由音频信号库612和适于通过广播和前述的网络传送装置从源接收音频信号的调谐器614构成)中读取音频信号616。服务器606分析和排序这些音频信号，并将其转发至输出设备608，该输出设备在服务器606的控制下执行音频信号的交叉衰落，并将输出信号转换成适合传输到诸如PC/pda 630的终端用户设备或者无线电628(或者由其接收)的格式(例如TCP/IP上的HTTP或者RF调制)。这样，服务提供商可以根据用户偏好624生成和输出经排序的音频信号序列626。这样的用户偏好可以是单独的偏好或者由服务提供商从一组已接收的单独偏好中得出的集合偏好；后一情况在仅有有限带宽可用于传送音频信号至终端用户时尤为有用，例如在通过无线电广播传送时。在此例中，用户使用移动电话618确定偏好；该偏好接着作为SMS消息620通过GSM网络622被转发。服务提供商使用GSM接收机604接收SMS消息；在由GSM接收机解码SMS消息之后，用户偏好624被转发至服务器606。
前述的方法和实现方式仅以举例的方式呈现并且代表对一系列方法和实现方式的选择，其可以容易地由本领域技术人员识别以利用本发明的各优点。
在如上的描述中并参考图1，公开了一种用于将多个音频信号排序成一个序列的方法，包括：接收(104)用户偏好；分析(108)多个音频信号以提取内在特征；以及不依赖于用户地基于所提取的特征和用户偏好之间的比较而将所述多个音频信号中的至少两个排序(110)成一个序列，以使得序列中相邻的信号是和谐的。所述多个音频信号可以根据用户偏好被识别(106)。经排序的音频信号可以被输出(112)。

Claims (17)

1.一种用于将多个音频信号排序成一个序列的方法，包括：
-接收(104)用户偏好；
-分析(108)所述多个音频信号以提取内在特征；以及
-不依赖用户地基于已提取的特征和用户偏好的比较来将所述多个音频信号中的至少两个音频信号排序(110)成一个序列，以使得序列中的相邻信号是和谐的。
2.如权利要求1中所述的方法，其中所述多个音频信号依照用户偏好被识别(106)。
3.如权利要求1或者2中所述的方法，其中所提取的内在特征是音乐的特征。
4.如权利要求3中所述的方法，其中所述序列中的相邻音频信号具有相关的音乐音调。
5.如权利要求4中所述的方法，其中所述相关的音乐音调(200)根据平调音阶被确定。
6.如任一前述权利要求中所述的方法，还包括根据所述序列输出(112)所述至少两个音频信号。
7.如权利要求6中所述的方法，其中当前的输出信号(302)被与序列中紧随的信号(304)交叉衰落，以呈现连续的输出。
8.如权利要求7中所述的方法，其中所述交叉衰落依赖于当前信号和序列中紧随的信号的各自的低音音符幅度。
9.如权利要求8中所述的方法，其中在所述交叉衰落的时间间隔期间，每个音频信号的低音音符幅度小于对应音频信号的最大低音幅度的七分之一。
10.一种用于将多个音频信号排序成一个序列的***，包括：
-适于接收用户偏好的接收设备(406)；
-适于存储音频信号的存储设备(408)；
-数据处理器(400)，适于：
分析所述多个音频信号以提取内在特征，以及
不依赖用户地基于所提取的特征和用户偏好的比较来将所述多个音频信号中的至少两个音频信号排序成一个序列，以使得序列中的相邻信号是和谐的。
11.如权利要求10中所述的***，其中所述数据处理器(400)适于根据用户偏好识别所述多个音频信号。
12.如权利要求10或者11中所述的***，还包括适于接收音频信号的音频输入设备(402)，其中数据处理器(400)适于存储所接收的音频信号。
13.如权利要求10到12的任一条中所述的***，还包括适于根据所述序列输出所述多个音频信号中的至少两个音频信号的输出设备(404)，其中数据处理器(400)适于控制所述输出设备。
14.如权利要求13中所述的***，其中所述输出设备适于将当前的输出信号与序列中紧随的信号交叉衰落。
15.包括适于执行如权利要求1到9中的任一条所述的方法的软件的记录载体。
16.被配置用于执行如权利要求1到9中的任一条所述的方法步骤的软件应用。
17.一种包括数据处理器的***，所述数据处理器在操作中由如权利要求16中所述的软件应用指导。
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