基于自相關函數(shù)的鋼琴樂音改進識別算法

劉 瑩 ，趙彤洲*，江逸琪 ，柴 悅 ，李 翔

1.智能機器人湖北省重點實驗室（武漢工程大學），湖北 武漢 430205；2.武漢工程大學計算機科學與工程學院，湖北 武漢 430205；3.武漢天喻信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司，湖北 武漢 430223

鋼琴樂音信號是由基音及泛音共同組成的，而決定其音高的是基音，因此基音周期的檢測是鋼琴音符識別的關鍵所在［1-2］。基音周期的檢測的方法主要包括頻域識別和時域識別，短時自相關法是一種經(jīng)典的時域檢測算法，它計算簡單，應用廣泛，但是該算法會發(fā)生基音倍頻或半頻錯誤。在此基礎上，在計算自相關函數(shù)前進行三電平中心削波運算是一種經(jīng)典的改進算法［3-5］。由于該運算去除了各個音符能量相對集中在中心區(qū)域的部分，保留了在峰值附近的能量，因而可以減少計算量，加快運算速度，同時，在一定程度上避免上述錯誤的發(fā)生，進而提高識別率，但是，這種算法仍然有一定的局限性。為抑制高次諧波的干擾，文獻［6］提出進行兩次三電平中心削波和自相關處理，但這種方法增加了計算量，不適于快速計算的應用場景。此外，在用自相關法估計基音周期時，會發(fā)生幀間基音周期跳躍的現(xiàn)象，并且識別過程會受到半頻點、倍頻點和隨機錯誤點的干擾，對于這些問題前期工作者提出了各種平滑濾波算法［7-9］，其目的就是過濾掉各種干擾點。文獻［10］提出將插零算法以及相應的低通濾波器應用于三電平削波的自相關法。文獻［11］提出將三電平中心削波自相關函數(shù)與循環(huán)均值幅度差分函數(shù)相結(jié)合。……