利用音频信号自动建立跳舞模式的方法 本发明一般涉及跳舞游戏，尤其涉及利用音频信号建立跳舞模式的方法。
近来，像DDRTM(跳舞跳舞旋转)游戏这样的跳舞游戏在青年人中很流行。在跳舞游戏中，游戏者依据在游戏机的屏幕上显示的跳舞模式通过在特定点上踏步(或者跺脚或者接触)在背景音乐中跳舞。游戏机包括为了在游戏室中使用的跳舞设备，个人计算机(PC)和CD(激光唱盘)游戏设备。一般的，跳舞模式在屏幕上显示为上箭头(↑)、下箭头(↓)、左箭头(←)和右箭头(→)。这种跳舞游戏机在标题为“用于跳舞游戏的跳舞游戏设备和踏步座”的韩国专利出版NO.99—78623、标题为“视频跳舞游戏设备”的EP 0 823 270 A2和标题为“用于跳舞游戏的跳舞游戏设备和踏步座”的EP 0 974 382 A1进行了公开，因此所有这些内容在这里都作为参考。
其时，传统的跳舞游戏设备只能支持预先在DDR数据包中注册的有限数目地歌曲，并且在DDR数据包中注册的每一首歌曲都有它预先确定的独特的跳舞模式。因此，游戏者通过选择只在DDR数据包中注册的歌曲(或者音乐)享受跳舞游戏的乐趣。
然而，有时候，游戏者可能渴望享受在没有在DDR中注册的喜欢的音乐中跳舞的乐趣。然而，传统的跳舞游戏设备不能播放没有在DDR数据包中注册的音乐。即使它可以播放没有注册的音乐，跳舞游戏设备也不能建立与音乐相匹配的跳舞模式。因此，游戏者不能享受在没有在DDR数据包中注册的音乐中跳舞的乐趣。
因此，本发明的一个目的是提供一种自动建立用户要求的音乐的跳舞模式、由此使用户即使在没有注册的音乐中也能够享受跳舞的乐趣的方法。
为了实现上述和其他的目的，这里提供了用于利用音乐的音频信号自动建立跳舞模式的方法。该方法包括：通过用用于以规则间隔分析音频信号的处理窗口覆盖音频信号来提取每一个处理窗口的音频信号的功率特征，并且提取将具有强拍功率特征的部分指示为拍子窗口候选的处理窗口；预定的跳舞模式建立选项从拍子窗口候选中确定出对应于应该打拍子的点的拍子窗口；以及，根据跳舞模式建立选项按照跳舞模式的次序将预定的独特的拍子代码分配给所确定的拍子窗口，并且利用拍子代码和指示在拍子窗口之间时间间隔的时间信息来建立跳舞模式的拍子数据。
更有利的是，跳舞模式建立选项包括音乐的风格选项和被建立的跳舞模式的级别选项。更进一步的，跳舞模式建立选项包括用于分析音频信号的采样频率选项和处理窗口的大小选项。
更有利的是，跳舞模式的级别选项包括同时建立的跳舞模式的数目、在一首音乐上建立的跳舞模式的数目和在跳舞模式之间的最大和最小间隔。
更有利的是，时间信息指示在一特定拍子窗口和其前一拍子窗口之间处理窗口的数目中的差异。
更有利的是，拍子窗口提取步骤包括计算上述每一个处理窗口的平均能量值；首先求导平均能量值然后二次求导一阶导数值；以及提取具有负二阶导数值的处理窗口作为拍子窗口候选。
本发明的上述和其他目的、特征和优势从下面结合附图的详细描述中变得更清楚明显。
图1是图解说明应用在本发明的实施例中用于自动建立跳舞模式的设备的方框图；
图2是依据本发明的实施例图解说明用于管理跳舞模式的程序的流程图；
图3是依据本发明的实施例图解说明用于自动建立跳舞模式的程序的流程图；
图4A到4C是依据本发明的实施例图解说明用于分析数字音频信号的处理窗口的示意图；以及
图5是依据本发明的实施例图解说明拍子窗口数据格式的示意图。
在这里结合附图在下面描述本发明的优选实施例。在下面的描述中，众所周知的功能和机构不再详细描述，因为在不必要的细节中它们将使本发明不清楚。
图1是图解说明应用在本发明的实施例中用于自动建立跳舞模式的设备。结合图1，自动跳舞模式建立设备包括键输入单元10，控制器12，闪存14，音频存储器16，RAM(随机存取存储器)18，显示器20和扬声器22。例如，这样的自动跳舞模式建立设备利用个人计算实现。键输入单元10，包括鼠标和键盘，根据由用户输入的跳舞模式建立选项、菜单选择命令和运行命令产生键输入信号，并且将产生的键输入信号提供给控制器12。跳舞模式建立选项用于当用户指定建立跳舞模式的选项的时候，这种跳舞模式建立选项包括音乐的风格选项和跳舞模式的级别选项。跳舞模式建立选项也可以包括处理窗口的采样频率选项和大小选项。例如，将音乐的风格选项分成随机、迪斯科、爵士和泰克诺音乐。跳舞模式的级别选项包括同时建立的跳舞模式的数目、在一首歌曲上建立的跳舞模式的总数和在跳舞模式之间的最大和最小间隔。闪存14存储用于建立与由用户选择的音乐(或者歌曲)相匹配的跳舞模式的程序。在音频存储器16中，预先存储各种音频文件的音频数据，据此来建立跳舞模式。用户从因特网或者外部设备下载想要的音频文件的音频数据，并且在音频存储器16中预先存储下载的音频数据。由于用于从因特网下载音频数据的方法在本领域是众所周知的，所以不进行对该方法的详细描述。当控制器12运行用于建立跳舞模式的程序的时候，RAM18暂时存储所产生的数据。控制器12在显示器20上显示用于建立跳舞模式的图标和各种数据。此外，依据从键输入单元接收的跳舞模式建立命令，控制器12从闪存14中加载跳舞模式建立程序，并且建立与由键输入单元10选择的音乐的音频信号相匹配的跳舞模式。控制器12在显示器20上显示建立的跳舞模式，同时，复制音频文件并且通过扬声器22输出复制的音频信号。
现在，结合图2，将进行关于控制器12如何管理跳舞模式的描述。在步骤100中，控制器12从音频存储器16读取由用户选择的音频文件并且在RAM18上加载读取的音频文件。此时，控制器12在显示器20上显示用于建立跳舞模式的图标。如果用户利用键输入单元10的鼠标单击这个图标，控制器12在显示器20上显示音频文件选择菜单。随后，如果用户利用键输入单元10的鼠标单击(或者选择)在显示器20上显示的音频文件中想要的一个，则控制器12从音频存储器16读取由用户选择的音频文件并且在RAM18上加载读取的音频文件。此后，控制器12在显示器20上显示用于输入跳舞模式建立选项的输入菜单。如果用户通过键输入单元10输入跳舞模式建立选项和运行命令(或者执行命令)，控制器12在步骤104中执行跳舞模式建立操作。
结合图3进行步骤104的跳舞模式建立操作的详细描述。在步骤200到204中，控制器12通过以规则间隔移动覆盖图4A的数字音频信号的处理窗口，为每一个处理窗口提取从音频存储器16中读取的音频信号的功率特征(或者信息)，并且提取(或者确定)指示具有强拍功率特征的处理窗口作为拍子窗口候选。对于处理窗口，有可能使用如图4B中所示的汉明窗或者海宁窗，以及如图4C中所示的矩形窗。可代替的，也有可能移动汉明窗或者海宁窗使得覆盖窗口的50％。汉明窗表示为w(i)=0.54－0.46cos(2πi/Nw-1)，海宁窗表示为w(i)=0.5－0.5cos(2πi/Nw-1)，矩形窗表示为(i)=1。这里，Oi Nw-1，Ts=1/fs，w(n)表示窗口的加权系数，Nw表示窗口的大小。
在步骤200中，控制器12从通过音频信号乘以处理窗口获得的信号中计算平均能值。在步骤202中，控制器12首先求导平均能值然后二次求导一阶导数值。此后，在步骤204中，控制器12提取具有负二阶导数值的处理窗口作为拍子窗口候选。这里，因为具有负二阶导数值的处理窗口指示有最大能量的点，也就是，有最强节拍的点，其中应该打出像跺脚或者接触这样的拍子，这样的处理窗口部分被提取作为拍子窗口候选。步骤200到204的操作结果显示在下面的表格1中，作为示例。在表格1中“CA”指示候选。
表格1处理窗口号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 … N平均能值(dB)10 15 12 14 32 28 25 10 8 20 13 …一阶导数值-5 3-2-18 4 3 15 2-12 7 …二阶导数值-85 16-22 1 -12 13 14 -19 …拍子窗口CACA CA CA …
此后，在步骤206中，控制器12依据跳舞模式建立选项从拍子窗口候选中确定对应于应该打拍子的点的拍子窗口。在步骤208中，控制器12根据跳舞模式建立选项按跳舞模式的顺序给确定的拍子窗口指定唯一的拍子代码，如在表格2中所示，并且利用拍子代码连同在拍子窗口之间的时间信息一起建立跳舞模式的拍子数据。
表格2
拍子模式 拍子代码 上 0000 下 0001 左 0010 右 0011 上下同时 0100 上左同时 0101 上右同时 0110 下左同时 0111 下右同时 1000 左右同时 1001
在步骤206的从拍子窗口候选中确定拍子窗口中需要两个时间间隔限定条件。关于第一个时间间隔限定条件，当在拍子窗口之间有很短的时间差别的时候，例如在表格1的窗口#5和窗口#7之间，用户可以感觉到拍子差不多同时被听到。因此，控制器12将拍子数据之间的最小时间间隔定义为第一个时间间隔限定条件，由此将在相邻拍子候选中具有最低值的一个确定为拍子窗口。第二个时间间隔限定条件被定义以便防止跳舞模式长时间没有产生。第二个时间间隔限定条件定义在其中至少存在一个拍子窗口的时间间隔，也就是在拍子数据之间最大的时间间隔。
图5图解说明用于存储被建立的跳舞模式的拍子数据的拍子窗口数据格式。拍子窗口数据格式由头标信息和n个拍子数据DB1-DBn组成。这里，头标信息由内部采样时间间隔Ts、每个窗口的采样数Nw、用于在拍子数据之间最小间隔的限定时间Tmin、用于在拍子数据之间最大间隔的限定时间Tmax和拍子数据数目NB。拍子数据BD由指示在一特定拍子窗口和前一拍子窗口之间的处理窗口的数目中的差别的DNBW(拍子窗口的不同数目)和拍子代码BC组成。这里，为时间信息DNBW分配的位数NDNBW由下面的方程(1)定义。 NBNDW=[log2TmaxTs(Nw-1)]----(1)]]>
在建立跳舞模式之后，在步骤106中，控制器12在复制音频文件和将复制的音频信号输出到扬声器22的同时在显示器20上显示被建立的跳舞模式。如果用户在检查了被显示的跳舞模式之后，在步骤108中利用键输入单元10单击用于注册所建立的音乐模式的键，则控制器12以与音频文件相联系的图5的拍子窗口数据格式将跳舞模式的拍子数据存储在音频存储器16中。然而，如果用户对显示在显示器20上的跳舞模式不满意，他可以在步骤108中利用键输入单元10单击用于拒绝注册所建立的音乐模式的键。控制器12然后返回到步骤102并目通过改变跳舞模式建立选项来建立新的跳舞模式。
用户能够通过将建立的跳舞模式下载到个人计算机、游戏设备或者移动电话上来享受跳舞游戏的乐趣。
在这种方式中，用户能够依据各种选项利用音频信号建立即使是没有注册的音乐的跳舞模式。因此，用户能够建立像MP3(MPEG-1层3)音频文件和wave音频文件这样的他喜欢的音频文件的跳舞模式，并且听着他喜欢的音乐享受跳舞游戏的乐趣。
当本发明结合其特定的优选实施例已经被显示和描述的时候，对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，应该理解，在不超出如后附的权利要求书所确定的本发明的范围及精神实质的情况下，本发明可以在形式和细节方面作出多种改动。尤其是，尽管本发明的实施例通过载入预先存储在音频存储器16中的音频文件来建立跳舞模式，但也能通过在实时基础上接收特定歌曲的音频文件来建立跳舞模式。在这种情况下，有必要定义一个参考间隔，根据该参考间隔来分析音频信号以建立跳舞模式。