KR100358006B1 - Apparatus and method for searching song in melody database - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음악 데이타 베이스를 이용한 곡목 검색 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명은 아날로그/디지탈 변환부를 통하여 디지탈 신호화된 사용자의 음성 정보로부터 피치 및 피치의 지속 시간을 피치 포락선 검출부로 추출하고, 추출된 피치 및 그 지속 시간에 대응하는 음표의 테스트 벡터열과 가장 유사한 기준 벡터열 및 이 기준 벡터열에 대응하는 곡(曲) 정보를 데이타 베이스로부터 검출한다.The present invention relates to a music track search apparatus and method using a music database, the present invention extracts the pitch and the duration of the pitch to the pitch envelope detection unit from the digital information of the voice signal of the digital signal through the analog / digital conversion unit The reference vector sequence most similar to the test vector sequence of the note corresponding to the pitch and the duration thereof is detected from the database.
따라서, 본 발명에서는 가사가 없는 사용자의 짧은 음성으로도 해당 곡명을 용이하게 선택할수 있어 가라오케 등의 반주 장치 사용 편리성을 극대화시킬 수 있다는 효과가 있다.Therefore, in the present invention, the user can easily select the song name even with a short voice of a user without lyrics, thereby maximizing the convenience of using an accompaniment device such as karaoke.
Description
본 발명은 가라오케 등과 같이 음악 데이타 베이스를 구비하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 음성 음계로 원하는 곡목을 검색하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus having a music database, such as karaoke, and more particularly, to an apparatus and method for searching for a desired piece of music by a voice scale of a user.
현재 사용되는 노래방에서의 노래 검색 및 선택 방법은 노래 검색용 책자를 이용하는 것이다. 노래 검색용 책자내에는 노래 제목 및 제목에 따른 번호가 인쇄되어 있으며, 사용자는 노래 제목을 통하여 원하는 노래를 검색하고, 검색된 노래 제목에 대응한 번호를 가라오케 등에 입력하여 가라오케가 반주할 반주음을 선택한다.The current song search and selection method in karaoke is to use a song search booklet. In the song search booklet, the song title and the number according to the title are printed, and the user searches for the desired song through the song title, and inputs the number corresponding to the searched song title to karaoke to select an accompaniment to accompany the karaoke. do.
그러나, 이와 같이 노래 검색용 책자를 이용하는 방법은 선택하고자 하는 노래 제목을 알고 있어야 한다는 불편이 있으며, 특히 노래 검색용 책자가 없는 경우에는 노래 제목을 알고 있어도 가라오케에 입력할 번호를 알 수 있는 방법이 전혀 없다는 단점이 있다.However, this method of using the song search booklet is inconvenient to know the title of the song you want to select, especially if there is no book search for a song, even if you know the song title is a way to know the number to enter the karaoke There is no downside.
한편, 사용자들은 노래 제목 및 노래 가사들을 알지 못하는 경우에도 그 음계를 음성으로 발성할 수 있는 경우가 일반적이다. 따라서, 사용자의 음성에 의한 음계를 이용하여 노래를 탐색할 수 있다면 사용자가 원하는 노래를 용이하게 탐색할 수 있을 것이다.On the other hand, even if the user does not know the song title and song lyrics, it is common that the scale can be spoken by voice. Therefore, if the song can be searched using the scale of the voice of the user, the user can easily search for the desired song.
본 발명은 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 사용자가 선택하고자 하는 곡목을 사용자의 음성 음계로서 용이하게 탐색할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a device that can easily search for a piece of music to be selected by the user as the voice scale of the user.
본 발명의 다른 목적은 사용자가 선택하고자 하는 곡목을 사용자의 음성 음계로서 용이하게 탐색할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for easily searching for a piece of music desired by the user as the voice scale of the user.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 음악 데이타 베이스에서의 곡목 검색 장치로서, 사용자의 음성 정보를 디지탈화하는 아날로그/디지탈 변환부와; 아날로그/디지탈 변환부의 음성 정보로부터 피치 및 피치의 지속 시간을 추출하는 피치 포락선 검출부와; 피치 포락선 검출부의 피치 및 그 지속 시간에 대응하는 음표의 테스트 벡터열을 형성하는 테스트 벡터열 형성부와; 다수개의 곡(曲)에 대한 기준 벡터열들이 곡 정보와 함께 저장되어 있는 데이타 베이스와; 테스트 벡터열과 가장 유사한 기준 벡터열을 검색하여 검색된 곡에 대한 정보를 제공하는 탐색부를 구비한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a music track search apparatus in a music database, comprising: an analog / digital converter for digitizing voice information of a user; A pitch envelope detector for extracting pitch and duration of pitch from voice information of the analog / digital converter; A test vector string forming portion for forming a test vector string of notes corresponding to the pitch of the pitch envelope detector and its duration; A database in which reference vector sequences for a plurality of songs are stored together with the song information; And a search unit that searches for a reference vector sequence that is most similar to the test vector sequence and provides information about the found song.
본 발명은 또한 다수개의 곡에 대한 기준 벡터열들과 이들 곡들에 대한 정보가 기저장되어 있는 음악 데이타 베이스에서의 곡목 검색 방법으로서, 사용자의 음성 정보를 디지탈화하는 단계와; 디지탈화된 사용자의 음성 정보로부터 피치 및 피치의 지속 시간을 추출하는 단계와; 검출된 피치 및 그 지속 시간에 대응하는 음표의 테스트 벡터열을 형성하는 단계와; 기저장되어 있는 다수개의 곡에 대한 기준 벡터열들과 테스트 벡터열들을 비교하여 테스트 벡터열과 가장 유사한 가장 유사한 기준 벡터열을 검색하고, 검색된 노래에 대한 정보를 제공하는 단계를 구비한다.The present invention also provides a music track search method in a music database in which reference vector sequences for a plurality of songs and information on the songs are pre-stored, comprising: digitalizing voice information of a user; Extracting pitch and duration of pitch from the digitized voice information of the user; Forming a test vector sequence of notes corresponding to the detected pitch and its duration; Comparing the reference vector sequences and the test vector sequences for the plurality of pre-stored songs to search for the most similar reference vector sequence that is most similar to the test vector sequence and providing information on the found song.
도 1은 본 발명에 따른 음악 데이타 베이스에서의 곡목 검색 장치의 개략 블럭도,1 is a schematic block diagram of a music track search apparatus in a music database according to the present invention;
도 2a는 사용자의 피치를 도시한 도면,2A illustrates a pitch of a user;
도 2b는 도 2a의 피치를 음표화 한 상태 및 그 벡터열을 도시한 도면,2B is a diagram showing a state in which the pitch of FIG. 2A is musicalized and its vector string;
도 2c는 도 2b에 대응하는 표준 음표를 도시한 도면,FIG. 2C is a diagram showing standard notes corresponding to FIG. 2B; FIG.
도 3은 사용자의 음성을 벡터화하는 상태를 일괄적으로 도시한 도면,3 is a diagram collectively showing a state of vectorizing a user's voice;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : A/D 변환기 3 : 피치 포락선 검출부1: A / D converter 3: Pitch envelope detector
5 : 테스트 벡터열 형성부 7 : 데이타 베이스5: test vector string forming unit 7: database
9 : 탐색부9: search unit
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 노래는 가사와 음계로 구성되어 있으며, 음계는 음의 높낮이(이하, 피치라함)와 음의 길이인 지속 시간으로 구성된다. 이 음계는 가사가 필요없이 사용자의 음성(예컨데, 콧노래나 나~나~~등)으로서 추출이 가능한 정보이다. 본 발명은 이러한 음계 정보를 이용하여 해당 노래가 무엇인가를 탐색한다.First, a song is composed of lyrics and scale, which is composed of pitch and pitch (hereinafter referred to as pitch) and duration, which is the length of the note. This scale is information that can be extracted as the user's voice (for example, hum or me). The present invention searches for the song by using the scale information.
도 1에는 본 발명에 따른 장치의 개략 블럭도가 도시되어 있다. 도시된 블럭에서 부호(1)는 아날로그/디지탈 변환기(이하, A/D 변환기라 함)로 마이크 등의 입력 장치로 제공되는 사용자의 아날로그 음성을 디지탈로 변환시킨다. A/D 변환기(1)의 디지탈 신호는 피치 포락선 검출부(3)에 제공되며, 피치 포락선 검출부(3)는 사용자 음성에 의한 디지탈 신호 즉, 사용자의 발성 구간을 검색하고 발성 구간에 대하여 상관 관계를 이용하여 피치 변화 정보를 검색한다. 그리고, 검색된 피치 구간에 대하여 피치 변화를 감지하여 발성 음에 대한 지속 시간 정보를 추출한다. 즉, 피치 포락선 검출부(3)는 도 2a와 같이 음성 신호의 피치 및 이 피치들에 대한 지속 시간 정보를 검출하는 것이다.1 shows a schematic block diagram of a device according to the invention. In the illustrated block, reference numeral 1 is an analog / digital converter (hereinafter referred to as an A / D converter) to convert analog voice of a user provided to an input device such as a microphone to digital. The digital signal of the A / D converter 1 is provided to the pitch envelope detector 3, and the pitch envelope detector 3 searches for a digital signal generated by the user's voice, that is, a user's speech section and correlates the speech section. Search for pitch change information. Then, the pitch change is detected for the retrieved pitch section to extract the duration information of the speech sound. That is, the pitch envelope detector 3 detects the pitch of the audio signal and duration information on the pitches as shown in FIG. 2A.
테스트 벡터열 형성부(5)는 도 2b에 도시된 바와 같이 피치 포락선 검출부(3)의 피치 및 지속 시간 정보에 대응하는 대응 음표를 구성하고, 이 음표에 대한 벡터열을 형성한다. 즉, 피치는 음표에서 음의 높이(음도 예컨데, 도, 레, 미, 파, 솔, 라, 시등)에 대응하고, 지속 시간 정보는 각 음표의 시간상 길이를 나타내는 박자에 대응하므로 테스트 벡터열 형성부(5)는 피치 및 지속 시간 정보를 이용하여 음표를 형성하고, 이 음표에 대응하는 테스트 벡터열을 형성한다. 여기서, 음표들은 상술한 바와 같이 음도와 박자로 구분되므로 음도를 나타내는 벡터열과 박자를 나타내는 벡터열로 구분이 가능하며, 이 두 개의 베터열이 합해져서 2차원의 테스트 벡터열을 형성한다. 도 2b에서는 음도와 박자의 벡터열들을 "." 로 구분하였다. 도 3에는 사용자의 음성을 테스트 벡터열로서 변환시키는 과정이 일괄적으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 음성 신호로부터 피치들을 검출하고, 검출된 피치들에 대하여 후처리하여 일정한 값으로 정형화하고, 이 정형화된 피치들에 대한 음표들의 벡터열을 검출한다.As shown in FIG. 2B, the test vector string forming unit 5 constitutes a corresponding note corresponding to the pitch and duration information of the pitch envelope detector 3, and forms a vector string for this note. That is, the pitch corresponds to the height of the note in the note (e.g., degree, les, me, wave, sole, la, hour, etc.), and the duration information corresponds to the time signature representing the time length of each note. The forming unit 5 forms a note using pitch and duration information, and forms a test vector sequence corresponding to the note. Here, the notes are divided into sound and time as described above, and thus can be distinguished into a vector sequence representing a sound and a vector sequence representing a beat, and the two bet strings are combined to form a two-dimensional test vector sequence. In Fig. 2B, vector strings of sound and time are " Divided into. 3 is a flowchart illustrating a process of converting a user's voice as a test vector sequence. As shown, pitches are detected from the speech signal, post-processed with respect to the detected pitches to form a constant value, and a vector string of notes for these shaped pitches is detected.
도 2c에는 사용자가 음성으로서 입력한 노래의 대응 부분에 대한 표준 악보가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 도 2c의 표준 악보와 도 2b의 악보 상에는 음표의 갯수가 상이함을 알 수 있다. 이는 도 2b의 악보에서는 음도가 동일한 음표에 대해서 하나의 박자(동일한 음도는 도 2c에서와 같이 여러 가지 박자의 음표로 구분되어진다.)로 표현되기 때문이다.2C shows the standard score for the corresponding portion of the song input by the user as voice. As shown, it can be seen that the number of notes differs from the standard sheet music of FIG. 2C and the sheet music of FIG. 2B. This is because the score of FIG. 2B is represented by one beat (note that the same pitch is divided into various beat notes as in FIG. 2C) for the same note.
따라서, 표준 악보에서의 음표들중 동일 음도에 위치하는 음표들을 하나의 연속적인 음으로서 표현하고 이에 대한 벡터열을 구성한다면, 도 2b와 동일한 벡터열을 구성할 수 있다. 본 발명은 이러한 점을 이용한 것으로서, 데이타 베이스(7)내에는 가라오케에 수록된 노래들 각각에 대한 벡터열(이하, 데이타 베이스(7)내에 저장된 벡터열을 기준 벡터열이라 한다.) 및 이 노래들에 대한 정보(곡목 또는 가라오케에서 해당 곡목을 사용하기 위한 번호 정보등)들을 저장하고, 탐색부(9)는 이들 기준 벡터열들중 테스트 벡터열과 동일한 것을 탐색하여 사용자의 음성 음표에 대응하는 노래 정보를 탐색한다.Therefore, if the notes located at the same pitch among the notes in the standard score are represented as one continuous note and a vector sequence thereof is configured, the same vector sequence as in FIG. 2B can be configured. The present invention utilizes this point, and in the database 7, a vector sequence for each of the songs contained in the karaoke (hereinafter, the vector sequence stored in the database 7 is referred to as a reference vector sequence) and the songs. Information about the song (number information for using the song in karaoke or karaoke, etc.), and the search unit 9 searches for the same as the test vector sequence among these reference vector sequences, and the song information corresponding to the user's voice note. Navigate.
한편, 한 곡당 기준 벡터열은 테스트 벡터열보다 길이가 매우 긴 상태이므로 이 두개의 벡터열을 상호 일일히 비교하기 위해서는 상당한 시간을 요한다. 이러한 시간 소비를 방지하기 위해서 탐색부(9)는 기준 벡터열을 테스트 벡터열의 길이의 1/2에서 2배까지의 범위 내에서 동적 시간 정합 방법을 이용하여 거리값 즉, 기준 벡터열과 테스트 벡터열간의 차이값을 추출하며, 기준 벡터열들을 바꾸어 가면서 데이타 베이스(7)내에 저장되어 있는 모든 곡들에 대하여 반복적으로 최소값과 위치를 검색한다. 검색 결과, 기 설정된 임계치와 계산된 최소 거리값을 비교하여 임계치 이상일 때에는 테스트 벡터열의 피치 즉, 음도를 조정하여 다시 임계치를 만족시킬 때까지 검색을 반복하여 최적의 곡을 선택한다. 이와 같이 피치를 조정하는 이유는 사용자로부터 제공되는 피치는 사용자에 따라 상이하며, 데이타 베이스(7)내 기준 벡터열의 음도와는 상이한 경우가 일반적이므로 사용자의 피치를 데이타 베이스(7)내의 기준 벡터열의 음도에 맞추어 조정하기 위한 것임은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다.On the other hand, since the reference vector sequence per song is much longer than the test vector sequence, it takes considerable time to compare the two vector sequences. In order to prevent such time consumption, the search unit 9 uses a dynamic time matching method within a range of 1/2 to 2 times the length of the test vector sequence, that is, between the reference vector sequence and the test vector sequence. The difference value of is extracted, and the minimum value and the position are repeatedly searched for all the songs stored in the database 7 while changing the reference vector columns. As a result of the search, the preset threshold value is compared with the calculated minimum distance value, and when the threshold value is equal to or greater than the threshold value, the pitch of the test vector string, that is, the sound is adjusted, and the search is repeated until the threshold value is satisfied to select the optimal tune. The reason for adjusting the pitch as described above is that the pitch provided from the user varies according to the user, and it is generally different from the pitch of the reference vector string in the database 7. It is to be understood by those skilled in the art that the purpose of the present invention is to adjust the soundness.
동적 정합 방법이란 두 개의 길이가 다른 벡터 시퀸스를 비교할 때에 정합 함수(warping function)를 이용하여 시간축을 비선형으로 모델링한 후에 벡터간의 거리를 측정하는 동적 프로그래밍(Dynamic Programming)기법의 대표적인 예로서 음성 인식 분야에서는 널리 사용되고 있다.The dynamic matching method is a representative example of dynamic programming that measures the distance between vectors after modeling the time axis nonlinearly by using a warping function when comparing two different length sequences. Is widely used in.
상술한 바와 같이 탐색부(9)는 테스트 벡터열 형성부(5)의 테스트 벡터열과 가장 유사한(임계치 이상으로 유사한) 기준 벡터열을 데이타 베이스(7)내에서 탐색하고, 테스트 벡터열과 가장 유사한 기준 벡터열이 탐색되면, 탐색된 기준 벡터열을 갖는 노래를 사용자가 입력한 것으로 판단하고, 해당 노래 정보를 별도의 표시 장치로 표시하거나, 가라오케에 제공하여 해당 반주음이 제공되도록 한다.As described above, the search unit 9 searches in the database 7 a reference vector sequence that is most similar (more than a threshold value) to the test vector sequence of the test vector sequence forming unit 5, and the criterion most similar to the test vector sequence. When the vector sequence is searched, it is determined that the song having the searched reference vector sequence is input by the user, and the corresponding song information is displayed on a separate display device or provided to karaoke so that the accompaniment sound is provided.
상술한 실시예에서는 가라오케를 이용한 반주음을 검색하는 장치를 예로하였으나, 곡(曲) 정보를 데이타 베이스화하여 사용할 수 있는 모든 장치에서 사용이 가능함은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다.In the above-described embodiment, an apparatus for searching for accompaniment using karaoke is taken as an example, but it can be used by any apparatus that can use music information as a database, and it is easy for a person having ordinary knowledge in the technical field of the present invention. You will know.
이와 같이 본 발명에서는 가사가 없는 사용자의 짧은 음성으로도 해당 곡명을 용이하게 선택할수 있어 가라오케 등의 반주 장치의 사용 편리성을 극대화시킬 수 있다는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, even a short voice of a user without lyrics can easily select the corresponding song name, thereby maximizing the convenience of using an accompaniment device such as karaoke.
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