一种给已知旋律自动匹配和弦的方法

摘要

本发明公布了一种给已知旋律自动匹配和弦的方法，包括步骤：（A）给音符赋予加权值；并以小节为单位计算出每个音所占的加权值（B）计算出每个小节和谐程度S1、S2、S3、S4、S5、S6；（C）分别计算出每个小节的预备和弦；（D）和弦进行排列组合；（E）然后按照古典和声理论基础，对每一组和弦连接中，每相邻的两个和弦进行声音倾向性强弱程度的计算，最终得出每组和弦连接的倾向性强弱程度的总值，取最大的一组或最大值中的任意一组为匹配和弦。本发明将音乐的自然规律转换成数字规律率，并按照一定的过程进行计算，最后得到其匹配的和弦，如此，大大降低了人工匹配和弦的专业门槛和劳动强度，而且可以便于音乐创作中的修改、修订工作。

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机程序处理识别已知节拍音乐的调号的方法，具体是指一种给已知旋律自动匹配和弦的方法。

背景技术

    音符：在简谱中，记录音的高低和长短的符号，叫做音符。而用来表示这些音的高低的符号，是用七个阿拉伯数字作为标记，它们的写法是：1 2 3 4 5 6 7 读法为:do re mi fa so la si（多 来 米 发 梭 拉 西）。音符是和音高紧密相连的,没有一个不带音高的音符。

音高：音符的数字符号如1 2 3 4 5 6 7就表示不同的音高，在钢琴键盘上可以很直观地理解音符和音高，广义上说音乐里总共就有7个音符。

调：浅显的说就是在首调中1（do）音的绝对位置，（比如1=A 即调号为A，表示把A这个音唱作do），音乐里一共有12个调号即:

音符的长短：音乐中的音符除了有高低之分外，当然还要表示长短之分，这里引用一个基础的音乐术语----拍子。

音乐节拍是指强拍和弱拍的组合规律，具体是指在乐谱中每一小节的音符总长度，常见的2/4，3/4，4/4，6/8拍，每小节的长度是固定的，一首乐曲的节拍是作曲时就固定的，不会改变。 一首乐曲可以是由若干种节拍相结合组成的，其规律如下：2/4拍：2/4拍是4分音符为一拍，每小节2拍，可以有2个4分音符，强、弱；3/4拍：3/4拍是4分音符为一拍，每小节3拍，可以有3个4分音符，强、弱、弱； 4/4拍：4/4拍是4分音符为一拍，每小节4拍，可以有4个4分音符，强、弱、次强、弱；6/8拍：6/8拍是8分音符为一拍，每小节6拍，可以有6个8分音符，强、弱、弱；次强、弱、弱。

拍号是一个分数，写在乐曲开始的地方（第一行谱表的左端，跟在谱号之后，如果有调号，则顺序为谱号→调号→拍号）。分母表示拍子的基本时值，也就是说以几分音符做为一拍，分子表示每小节中有几拍。例如：2/4 表示以四分音符为一拍，每小节有两拍；3/4表示以四分音符为一拍，每小节有三拍；3/8表示以八分音符为一拍，每小节有三拍。拍号的分母部分只有 2、4、8 三种，也就是说，用二分音符、四分音符和八分音符作为拍子的 基本时值。拍号之所以写成分数，是因为在五线谱中将全音符作为整数、即时值分割的基础单位看待。全音符的标记是C，设C等于1，二分音符的时值自然是1/2，当一小节中有两拍（两个二分音符）时，其时值为1/2+1/2，得出分数 形式的拍号 2/2；当一小节中有三拍（三个二分音符）时，时值为1/2+1/2+1/2，分数形式的拍号为 3/2；同样道理，四分音符的时值是1/4，每小节有两拍（两个四分音符）时拍号写为 2/4，有三拍（三个四分音符号）即写做 3/4，依此类推。

音乐总是由强拍和弱拍交替进行的，这种交替不能杂乱无章、任意安排，而是按照一定的规律构成最小的节拍组织一小节，然后以此为基础循环往复。比如，当两个强拍之间只有一个弱拍时称作“二拍子”，2/4 节拍就是这种类型；当两个强拍之间有二个弱拍时称作“三拍子”，象3/4和3/8；两个强拍之间有三个弱拍称“四拍子”，常见的是4/4。两个小节之间用“小节线”隔开。小节线是一条与谱表垂直的细线，上顶五线，下接一线，正好将谱表切断，无论上、下加线离开谱表多么远，小 节线都不能超出谱表之外。作品的最后一个小节画两条小节线，并且右面的一条较粗一些，表示一部作品或一个段落的结束，小节线后面的那一拍一定是强拍，并且，每个小节只有一个强拍，其余均为弱拍。

拍子是表示音符长短的重要概念，是指强拍和弱拍的组合规律，表示音乐的长短需要有一个相对固定的时间概念，简谱里将音符分为全音符、二分音符、四分音符、十六分音符、三十二分音符等，在这几个音符里面最重要的是四分音符，它是一个基本参照度量长度，即四分音符为一拍，这里一拍的概念是一个相对时间度量单位，一拍的长度没有限制，可以是1秒，也可以是2秒或半秒，假如一拍是一秒的长度，那么二拍就是两秒；一拍定为半秒的话，两拍就是一秒的长度，一旦这个基础的一拍定下来，那么比一拍长或短的符号就相对容易了，一首乐曲的节拍是作曲时就固定的，一般中途不会改变。

音符划分如下:　

切分音:切分音是旋律在进行当中，由于音乐的需要，音符的强拍和弱拍发生了变化，而出现的节奏变化。比如：一个音在弱拍时开始，而且延续到后面的强音的地方，打破了正常的强弱规律，使原来的强弱关系颠倒了，这种音形叫“切分音”， 由于比前后音符时值长，切分节奏的重音必定在切分音上。

自然音阶：音阶就是以全音、半音以及其他音程顺次排列的一串音，基本音阶为C调大音阶，在钢琴上弹奏时全用白键，依次为C D E F G A B。

十二平均律：十二平均律将八度的音程按频率等比例地分成十二等份，每一等份称为一个半音即小二度。

音名：音名就是音高的名称，即C、D、E、F、G、A、B，音名和音高的关系是绝对的；每高或低八度的音高的音名是一样。  

拍位：节拍内每一拍的位置，我们用字母加上数字来表示。字母表示拍子的种类，数字表示第几拍，比如R1表示42拍里的第一拍，P3表示44拍里的第3拍。

内拍位：表示把一拍再平均分成4分，每一份的位置，我们用字母J1-J4来表示，比如J3表示当前拍的第3个位置。

音符位置：使用拍位+内拍位来表示具体的位置，比如Q2J3，Q2表示42拍里第2拍  J3表示第3个16分音符，综合意思为第2拍里的第3个16分音符。

常用三和弦，以C自然大调为例:

发明内容

本发明的目的在于提供一种给已知旋律自动匹配和弦的方法，用于为一段已知调号、调性、拍号的单旋律配上一组和谐的和弦。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种给已知旋律自动匹配和弦的方法，包括以下步骤：

（A）任意一段旋律中，将该旋律的任意一个小节按照其固定的节拍赋予各个拍位加权值，每个小节中各拍位的加权值总和为100；并以小节为单位，分别计算出每个音在该小节所占的加权值；

（B）计算出每个小节第一级到第六级和弦的和谐程度S1、S2、S3、S4、S5、S6；

（C）分别计算出每个小节的预备和弦；

（D）以小节为单位，以预备和弦为素材，对这些和弦进行排列组合，得出该段旋律的若干组和弦连接；

（E）然后按照古典和声理论基础，对每一组和弦连接中，每相邻的两个和弦进行声音倾向性强弱程度的计算，最终得出每组和弦连接的倾向性强弱程度的总值，取最大的一组或最大值中的任意一组为匹配和弦。

本发明根据音乐节拍中的强弱关系规律给任意一小节的音符赋予加权值，然后根据其各个音符加权值来计算出其较为适宜的和弦，使得单调的旋律能够自动匹配成优美的音乐；本发明将音乐的自然规律转换成数字规律率，并按照一定的过程进行计算，最后得到其匹配的和弦，如此，大大降低了人工匹配和弦的专业门槛和劳动强度，而且可以便于音乐创作中的修改、修订工作。

所述步骤（A）中，包括以下步骤：

（A1）所述旋律的节拍为2/4拍、3/4拍、4/4拍、或6/8拍中的任意一种，其中2/4拍的拍位加权值之比为R1：R2，且R1>R2；3/4拍的拍位加权值之比为T1：T2：T3，且T1>T2>T3，T2+T3>T1；4/4拍的拍位加权值之比为P1：P2：P3：P4，且P1>P2>P4，P1+P2>P3+P4，P2+P3>P1，P1>P3；6/8拍的拍位加权值分配为两个部分，其比值与2/4拍的规律相同，其中每个部分的拍位加权值分配规律与3/4拍的规律相同。具体地讲，加权值的分配规律是按照音乐节拍的强弱规律赋予的，其中，2/4拍的强弱规律，每各为八分音符，按照节奏强弱规律R1>R2；3/4拍的强弱规律是强-弱-弱，按照节奏强弱规律T1>T2>T3，按照切分节奏强弱规律T2+T3>T1；4/4拍的强弱规律关系是强-弱-次强-弱，按照节奏强弱规律P1>P2 >P4，P1+P2>P3+P4，按照切分节奏强弱规律P2+P3>P1，按4/4拍强弱规律P1>P3，P2>P4，本步骤的作用是确定拍位加权值以及内排位加权值，以便将音高，音长和节奏强弱转化成一种可以计算的数值，本步骤的原理：根据音乐节拍本身的强弱规律，以及切分节奏的强弱规律原理，继而得出以下比值范围：由于这是一组联动的数据，所以比值上限下限都是针对第一拍取值范围的定义。

4/4拍强弱规律：

3/4拍的强弱规律：

2/4拍的强弱规律：

由于如果将4/2拍时值扩大一倍，其强弱比例关系与4/4拍一致，所以R1=P1+P2，R2=P3+P4；

(A2)将每个单独的拍分成4份内拍位，每个内拍位分别赋予加权值，每个单独的拍中4个内拍位的加权值之和等于该单独的拍的加权值；

所述单个的拍中，其内拍位的加权值之比为J1：J2：J3：J4，且J1>J2>J4，J1+J2>J3+J4，J2+J3>J1，J1>J3；

本步骤的作用：是为了更小的细分节拍单位，因为拍内拍位与其4/4拍拍位强弱规律一致，所以取值范围如下：

(A3)旋律音高映射，把旋律中出现的所有的音符的绝对音高值都映射到同一个八度里；

(A4)旋律时长对位分解，每一大于16分音符的音，拆分成最小单位为16分音符的音的集合，根据各音所占的拍位以及内拍位比例计算出每一个16分音符的加权值；

(A5)映射音高的加权值计算，按小节为单位，分别计算出该小节各音所占的加权值。

所述步骤（C）包括以下步骤：

（C1）选择S1、S2、S3、S4、S5、S6中的一个最大值；

（C2）以步骤（C1）选择的最大值，分别计算出S1、S2、S3、S4、S5、S6与该最大值的比值；

（C3）判断出步骤（C2）的最大值是否≥80%，当比值≥80%时，将该种和弦列为预备和弦。

具体地讲，本发明中预备和弦的计算过程中，首先是将各个小节中各种重要程度的音符比重计算出来，得到每小节六种级数的和弦和谐值，但是这些和弦中有些是不优美的，不符合音乐规律的，因此，根据音乐的规律，采用将各个级数的和弦与最大值和弦的比例中，是否≥80%为条件，从六级和弦中挑选出适宜等级的和弦，将不适用的和弦去除，为下一步的计算判断做出了原始数据的支持。

所述步骤（E）包括以下步骤：

（E 1）根据相邻两个小节和弦级数的变化规律定义其变化的和弦强度加权值F、MF、M、P，且F、MF、M、P构成等差数列，其构成的关系表格如下：

该表格中，每一个强弱数值分别表示以其最上方的和弦级数为当前小节，与以其左侧和弦级数为后一小节的变化趋势；

（E2）分别计算出每组和弦连接的和弦强度加权值总和；

（E3）在计算出的结果中，选择数值最大的一组或者是其中任意一组，其对应的和弦即为匹配的和弦。

具体地讲，和弦进行强度为古典音乐理论基础所包含的范围。理论中把各级和弦划分到三个不同的组：T（主）S（下属）D（属）

其中III级为主属功能，同时含有主功能和属功能；其中VI级为主下属功能，同时含有主功能和下属功能；VII级由于是不和谐和弦，在常规歌曲里很少出现，所以本算法不包含此和弦。

音乐的推动力由这三组和声循环交替，产生由稳定到不稳定到更不稳定再到稳定的音响效果，人们从中得到听觉上的满足。单独一个和弦并没有和弦进行的概念，只有当一个和弦进行到下一个和弦的时候，才会表现出听觉上的倾向性，也就是和弦进行的强弱度；根据音乐的和弦过渡关系，将其设定为强、次强、中、弱，分别将这四个强弱关系赋予和弦强度加权值F、MF、M、P，然后计算出整个旋律中和弦加权值的总和，最后计算出合格的和弦，将不合格的和弦组去除，符合音乐的自然规律。

所述步骤（D）必须满足以下条件：（D1）当该旋律为大调旋律时，其第一小节和最后一小节为I级，当该旋律为小调旋律时，其第一小节和最后一小节为VI级；（D2）任意相邻两小节的和弦不同。进一步讲，在旋律中，第一小节和最后一小节和弦必须为主和弦（大调的主和弦为I级，小调为VI级）这个是固定不变的，因此，可以采取强制赋予的关系，按照其调性的特性，将大调和小调区分开，大调旋律时，其第一小节和最后一小节为I级，当该旋律为小调旋律时，其第一小节和最后一小节为VI级，同时，为了避免连续两个小节之间出现和弦音响效果停滞的情况，不能使得相邻两个小节的和弦相同，也符合自然规律，解决了音乐没有推动力问题，具有普遍实用性。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1本发明一种给已知旋律自动匹配和弦的方法，根据音乐节拍中的强弱关系规律给任意一小节的音符赋予加权值，然后根据其各个音符加权值来计算出其较为适宜的和弦，使得单调的旋律能够自动匹配成优美的音乐；本发明将音乐的自然规律转换成数字规律率，并按照一定的过程进行计算，最后得到其匹配的和弦，如此，大大降低了人工匹配和弦的专业门槛和劳动强度，而且可以便于音乐创作中的修改、修订工作；

2本发明一种给已知旋律自动匹配和弦的方法，预备和弦的计算过程中，首先是将各个小节中各种重要程度的音符比重计算出来，得到每小节六种等级的和弦值，但是这些和弦中有些是不优美的，不符合音乐规律的，因此，根据音乐的规律，采用将各个等级和弦与最大和弦值的比例中，是否≥80%为条件，从六级和弦中挑选出适宜等级的和弦，将不适用的和弦去除，为下一步的计算判断做出了原始数据的支持；

3本发明一种给已知旋律自动匹配和弦的方法，按照其调性的特性，将大调和小调区分开，大调旋律时，其第一小节和最后一小节为I级，当该旋律为小调旋律时，其第一小节和最后一小节为VI级，同时，为了避免连续两个小节之间出现和弦音响效果停滞的情况，不能使得相邻两个小节的和弦值相同，也符合自然规律，解决了音乐没有推动力的问题，具有普遍实用性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本发明一种给已知旋律自动匹配和弦的方法，已知调号：1=C，拍号：4/4 ，调性：大调| 1  2  3 5  |6  -  -  -  |7  -  5  -  |  -  -  -  ||

对于该旋律，按照以下步骤依次进行：

（A1）按照4/4拍赋予加权值，其拍位加权值之比为P1：P2：P3：P4，且P1>P2>P4，P1+P2>P3+P4，P2+P3>P1，P1>P3；

(A2)将每个单独的拍分成4份内拍位，每个内拍位分别赋予加权值，每个单独的拍中4个内拍位的加权值之和等于该单独的拍的加权值；

（A3）：将最后一个小节的高音1映射到中音1.如下：

| 1  2  3  5  |6  -  -  -  |7  -  5  -  | 1  -  -  -  |

（A4）：长音分解，结果如下：

| 1111  2222  3333  5555  |6666  6666  6666  6666 |

|6666  6666  7777  5555  | 1111  1111  1111  1111 ||

（A5）:统计各小节各音符加权值：

第一小节：音符1占有的加权值等于其长音分解后每部分所占加权值的和:

P1J1+P1J2+P1J3+P1J4(其中P代表拍位J代表内排位）

=(100*0.4*0.4)+(100*0.4*0.2)+(100*0.4*0.3)+(100*0.4*0.1)=40

即1在第一小节占有的加权值为40；

音符2占有的加权值等于P2J1+P2J2+P2J3+P2J4

=(100*0.2*0.4)+(100*0.2*0.2)+(100*0.2*0.3)+(100*0.2*0.1)=20；

音符3占有的加权值等于P3J1+P3J2+P3J3+P3J4

=(100*0.3*0.4)+(100*0.3*0.2)+(100*0.3*0.3)+(100*0.3*0.1)=30；

音符5占有的加权值等于P4J1+P4J2+P4J3+P4J4

=(100*0.1*0.4)+(100*0.1*0.2)+(100*0.1*0.3)+(100*0.1*0.1)=10

因此第一小节的所有音符的加权值如下：

按此算法得出第二，第三，第四小节各音的加权值表：

（B）计算出每个小节第I级到第六级和弦的和谐程度S1、S2、S3、S4、S5、S6；得到所谓和谐度是指一个和弦在该小节中听感上和谐的程度，具体由组成该和弦的三个音在该小节的旋律中占有的多少以及重要程度来定，比如：I级和弦的构成为 135 那么这三个音在第一小节中都出现了，我们把出现的这三个音的加权值相加就是I级和弦在第一小节中的和谐度值，由此，我们算出每个小节分别各级和弦的和谐度值：

第一小节：

第二小节：

第三小节：

第四小节：

 II:246III:357IV:461V:572VI:613100+0+00+0+00+0+00+0+1000+0+00+100+0100001000100

将上述计算结果统计得到统计结果：

（C）分别计算出每个小节的预备和弦；

（C1）选择第一小节的最大和弦值为I级80；

（C2）以I级80作为分母，分别计算出S1、S2、S3、S4、S5、S6与该最大值的比值；

I /I=80/80=100%    

II/I=20/80=25%

III/I=40/80=50%

IV /I=40/80=50%

V /I=30/80=37.5%

VI/I=70/80=87.5%；    

（C3）判断出步骤（C2）的最大值是否≥80%，得出结论：I级和VI级为预备和弦依此算法算出其他小节的预备和弦如下：

上表中每小节下方的级数表示预备和弦的级数；

（D）该旋律为大调，以小节为单位，以预备和弦为素材，对这些和弦进行排列组合，得出该段旋律的若干组和弦连接，得到如下排列组合：

该旋律的和弦组和共六组情况；

（E1）根据相邻两个小节和弦级数的变化规律定义其变化的和弦强度加权值F、MF、M、P，且F=100、MF=80、M=60、P=40构成等差数列，其构成的关系表格如下：

该表格中，每一个强弱数值分别表示以其上方的和弦级数为当前小节，与以其左侧和弦级数为后一小节的变化趋势；将步骤（D）的表格对照和弦度加权值强弱表，得到如下表格：

（E2）分别计算出每组和弦连接的和弦强度加权值总和；

（E3）在计算出的结果中，选择数值最大的一组或者是其中任意一组，即第四组、第五组、第六组对应的和弦都可以作为匹配的和弦。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。