(57)【要約】【課題】  歌唱等の第１の内容の特徴がオーディオトラックの特性として検出されるオーディオトラックのオーディオサムネイルを生成する方法およびシステムを提供する。【解決手段】  オーディオトラック内で第１の内容の特徴を検出すること、該検出した第１の内容の特徴に対応する前記オーディオトラックの第１の部分（１２２）を抽出すること、前記オーディオトラック内でエネルギーの増加の発生を検出すること、該検出したエネルギーの増加に対応する前記オーディオトラックの第２の部分（１２２）を抽出すること、および前記オーディオトラックの前記抽出した第１の部分および第２の部分（１２２）を結合して前記オーディオトラックのオーディオサムネイル（１２６）にすること、を含む、オーディオトラックのオーディオサムネイルを生成する方法とする。
2006501502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオトラックのオーディオサムネイルを生成する方法であって、
オーディオトラック内で第１の内容の特徴を検出すること、
該検出した第１の内容の特徴に対応する前記オーディオトラックの第１の部分（１２２）を抽出すること、
前記オーディオトラック内でエネルギーの増加の発生を検出すること、
該検出したエネルギーの増加に対応する前記オーディオトラックの第２の部分（１２２）を抽出すること、および
前記オーディオトラックの前記抽出した第１の部分および第２の部分（１２２）を結合して前記オーディオトラックのオーディオサムネイル（１２６）にすること、
を含む、オーディオトラックのオーディオサムネイルを生成する方法。
【請求項２】
第１の内容の特徴を検出することは、前記オーディオトラックにおいて人間の音の最初の発生を検出することを含む、請求項１に記載のオーディオトラックのオーディオサムネイルを生成する方法。
【請求項３】
前記オーディオトラックは歌曲であり、前記第１の内容の特徴は該歌曲内の人間の音声の開始であり、
前記オーディオサムネイル（１２６）を記憶すること、および
該記憶したオーディオサムネイル（１２６）を聴くことであって、それによって、前記歌曲をプレビューする、該記憶したオーディオサムネイル（１２６）を聴くこと、
を含む、請求項１に記載のオーディオトラックのオーディオサムネイルを生成する方法。
【請求項４】
第１の内容の特徴を検出することは、短時間平均ゼロクロスレートの音声検出方法、調波係数の音声検出方法、スペクトルフラックスの音声検出方法、フィルタ解析の音声検出方法、および短時間エネルギー関数の音声検出方法のうちの少なくとも１つの適用を含む、請求項１に記載のオーディオトラックのオーディオサムネイルを生成する方法。
【請求項５】
第１の時間継続期間を選択すること、および
該選択した第１の時間継続期間に対応する継続期間を有する前記オーディオトラックの前記第１の部分（１２２）を抽出すること、
を含む、請求項１に記載のオーディオトラックのオーディオサムネイルを生成する方法。
【請求項６】
前記エネルギーの増加は所定のしきい値を超える、請求項１に記載のオーディオトラックのオーディオサムネイルを生成する方法。
【請求項７】
エネルギーの増加の発生を検出することは、前記オーディオトラックの隣接する２つの部分の間の時間的エネルギーの増加を所定のしきい値と比較することを含む、請求項１に記載のオーディオトラックのオーディオサムネイルを生成する方法。
【請求項８】
エネルギーの増加の発生を検出することは、
前記オーディオトラックの時間的エネルギーのエンベロープを計算すること、
前記オーディオトラック上に隣接する２つのウィンドウ（９００および９０２）をマッピングすること、
人間の音に対応する前記オーディオトラックにおける位置を検出すること、
前記オーディオトラックにおける検出した人間の音の各位置について、前記人間の音の前記検出した位置に対応する前記ウィンドウ（９０２）の前記計算した時間的エネルギーを、前記前の隣接したウィンドウ（９００）の前記計算した時間的エネルギーと比較すること、
前記オーディオトラックの前記前の隣接する部分の前記エネルギーを上回る時間的エネルギーの増加が前記所定のしきい値を超える前記オーディオトラックの部分を決定すること、および
最大の時間的エネルギーの増加を有する前記オーディオトラックの前記決定した部分を前記オーディオトラックの前記第２の部分として選択すること、
を含む、請求項７に記載のオーディオトラックのオーディオサムネイルを生成する方法。
【請求項９】
人間の音に対応する前記位置は、ゼロクロスレート、調波係数、スペクトルフラックス、フィルタ解析、および短期エネルギー関数を含む１つまたは２つ以上の音声検出方法によって検出される、請求項８に記載のオーディオトラックのオーディオサムネイルを生成する方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法を実施するコンピュータベースのシステムであって、
歌唱および器楽から成るオーディオトラックを記録するように構成されたレコーダ（１０２）と、
プロセッサであって、
前記オーディオトラック内で前記第１の内容の特徴を検出し、
該検出した第１の内容の特徴に対応する前記オーディオトラックの前記第１の部分（１２２）を抽出し、
前記オーディオトラック内でエネルギーの増加の発生を検出し、
該検出したエネルギーの増加に対応する前記オーディオトラックの前記第２の部分（１２２）を抽出し、
前記オーディオトラックの前記抽出した第１の部分および第２の部分を結合して前記オーディオトラックの前記オーディオサムネイル（１２６）にする、
ように構成されたプロセッサと、
を備える、コンピュータベースのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の背景］
発明の分野
本発明は、歌曲のコレクションのプレビューに関し、特に、オーディオトラックからサムネイルおよびハイライトを生成するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景情報
コンパクトディスク（以下「ＣＤ」）、ＭＰ３ディスク、手頃な価格のパーソナルコンピュータシステム、インターネット、およびオンラインメディア共有ウェブサイト（online media sharing websites）の出現で、マルチメディアデータベースおよびマルチメディアコレクションの個数およびサイズは、個人用であろうと商用であろうと、近年、急速に増大してきた。これらのファイルを効率的にブラウジングして、それらの内容を迅速に見分けることを可能にすることは、多くの個別のオーディオビジュアル作品のデータベースまたはコレクションからの聴くことの決定および／または購入の決定を行いたいユーザにとって重要な助けとなる。
【０００３】
歌曲の所有者は、特定の歌曲を聴きたいが、そのタイトルおよび／またはアーティストを思い出すことができない場合がある。数百の歌曲を有する所有者の場合、特定の歌曲を見つけるには、所望の歌曲を見つける前に、何十もの歌曲のすべてまたは一部を聴くことが必要となる場合がある。ＣＤプレーヤの中には、リスナが歌曲の最初の１０秒ないし２０秒を聴くことができる特徴を有するものがあるが、歌曲の最初の部分は、歌曲の内容または歌詞を表していない楽器の前奏曲である場合がある。潜在的な購入者が音楽のショートクリップを聴くことを可能にする一システムが、Fritschに付与された「Distribution of Musical Products by a Web Site Vendor Over the Internet」という発明の名称の米国特許第６，２４７，１３０号（特許文献１）に開示されている。この米国特許の内容は参照により本明細書に援用される。あるいは、歌曲アルバムまたはＣＤの潜在的な購入者は、購入決定をするために、特定の歌曲または興味のある歌曲をプレビューできる前に、コレクションの歌曲全体を聴く。
【０００４】
ユーザがサウンドトラックおよび歌曲のコレクションをブラウジングできる一技法は、そのコレクションの各オーディオトラックおよび／または各歌曲の短いサンプルを作成してカタログを作成することである。オーディオサンプルの一作成手法は、コーラスやリフレイン等の歌曲の繰り返し部分を識別することによるものである。このような方法は、Mark A. BartschおよびGregory H. Wakefield著「To Catch a Chorus: Using Chroma-Based Representations for Audio Thumbnailing」、Proceedings of IEEE Workshop on Applications of Signal Processing to Audio and Acoustics, pp 15-18, New York, Oct. 2001（非特許文献１）に記載されている。この文献の内容は、参照により本明細書に援用される。歌曲の繰り返しパターンを見つけることによって歌曲のインデックスおよび取り出しを行う別の技法は、Hsuan-Huei Shih等著「Comparison of Dictionary-Based Approaches to Automatic Repeating Melody Extraction」、Proceedings of SPIE: Storage and Retrieval for Media Databases, vol 4767, pp 306-317, San Jose, Jan. 2002（非特許文献２）に記載されているような辞書ベースの手法によるものである。この文献の内容は参照により本明細書に援用される。
【０００５】
インデックスならびにその後の認識および取り出しを行うために歌曲を要約するさらに別の方法は、歌曲の歌詞を転写することによるものである。インデックスシステムは、オーディオトラックの音声部分と楽器部分とを区別する。この区別する方法は、Adam L. BerenzweigおよびDaniel P. W. Ellis著「Locating Singing Voice Segments Within Music Signals」、Proceedings of IEEE Workshop on Applications of Signal Processing to Audio and Acoustics, pp 119-122, New York, Oct. 2001（非特許文献３）に記載されている。この文献の内容は参照により本明細書に援用される。
【特許文献１】米国特許第６，２４７，１３０号
【特許文献２】国際公開第０１／６９５７５号
【特許文献３】欧州特許出願公開第０３６７１９１号
【特許文献４】米国特許第５０４８３９０号
【非特許文献１】Mark A. BartschおよびGregory H. Wakefield著「To Catch a Chorus: Using Chroma-Based Representations for Audio Thumbnailing」、Proceedings of IEEE Workshop on Applications of Signal Processing to Audio and Acoustics, pp 15-18, New York, Oct. 2001
【非特許文献２】Hsuan-Huei Shih等著「Comparison of Dictionary-Based Approaches to Automatic Repeating Melody Extraction」、Proceedings of SPIE: Storage and Retrieval for Media Databases, vol 4767, pp 306-317, San Jose, Jan. 2002
【非特許文献３】Adam L. BerenzweigおよびDaniel P. W. Ellis著「Locating Singing Voice Segments Within Music Signals」、Proceedings of IEEE Workshop on Applications of Signal Processing to Audio and Acoustics, pp 119-122, New York, Oct. 2001
【非特許文献４】Wu ChouおよびLiang Gu著「Robust Singing Detection in Speech/Music Discriminator Design」、Proceedings of the IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, pp 865-868, 2001
【非特許文献５】Eric ScheirerおよびMalcolm Slaney著「Construction and Evaluation of a Robust Multifeature Speech/Music Discriminator」、Proceedings of the IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, pp 1331-1334, 1997
【非特許文献６】Lawrence R. RabinerおよびRonald W. Schafer著、DIGITAL PROCESSING OF SPEECH SIGNALS, 120-131, (Prentice-Hall 1978)
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［発明の概要］
本発明の例示の実施の形態は、オーディオトラックのオーディオサムネイルを生成する方法およびシステムを対象とする。本方法およびシステムは、オーディオトラック内で第１の内容の特徴を検出すること、検出した第１の内容の特徴に対応するオーディオトラックの第１の部分を抽出すること、オーディオトラック内でエネルギーの増加の発生を検出すること、検出したエネルギーの増加に対応するオーディオトラックの第２の部分を抽出すること、および、オーディオトラックの抽出した第１の部分および第２の部分を結合してオーディオトラックのオーディオサムネイルにすること、を含む。
【０００７】
また、実施の形態は、オーディオトラックのオーディオサムネイルを生成する方法も対象とする。この方法は、オーディオトラック内で第１の特性を検出すること、オーディオトラック内で検出した第１の特性にポインタをマッピングすること、第１の時間継続期間を設定すること、オーディオトラック内でエネルギーの増加の発生を検出すること、オーディオトラック内で検出したエネルギーの増加の発生にポインタをマッピングすること、第２の時間継続期間を設定すること、および、検出した第１の特性へのポインタ、第１の時間継続期間、検出したエネルギーの増加の発生へのポインタ、および第２の時間継続期間をオーディオトラックのオーディオサムネイルとして記憶すること、を含む。
【０００８】
別の例示の実施の形態は、オーディオトラックにおいてハイライトを検出する方法を対象とする。この方法は、オーディオトラックにおける人間の音の位置を決定すること、オーディオトラックの第１のセグメントの第１の時間的エネルギーのエンベロープを計算すること、オーディオトラックの第２のセグメントの第２の時間的エネルギーのエンベロープを計算すること、計算した第１の時間的エネルギーのエンベロープと計算した第２の時間的エネルギーのエンベロープとを比較すること、および、第２のセグメントがオーディオトラックにおける人間の音の位置に対応し、かつ、第２のセグメントの計算した時間的エネルギーが、第１のセグメントの計算した時間的エネルギーを所定のしきい値だけ超えている場合には、第２のセグメントの位置に対応するオーディオトラックにおける位置を、オーディオトラックにおけるハイライトとして選択すること、を含む。
【０００９】
代替的な実施の形態は、オーディオトラックのサムネイルを生成するコンピュータベースのシステムを提供する。このシステムは、歌唱および器楽から成るオーディオトラックを記録するように構成されたレコーダと、オーディオトラック内で第１の内容の特徴を検出するように構成されたプロセッサと、検出した第１の内容の特徴に対応するオーディオトラックの第１の部分を抽出し、オーディオトラック内でエネルギーの増加の発生を検出し、検出したエネルギーの増加に対応するオーディオトラックの第２の部分を抽出し、オーディオトラックの抽出した第１の部分および第２の部分を結合してオーディオトラックのオーディオサムネイルにするように構成されたプロセッサと、を備える。
【００１０】
さらなる実施の形態はまた、オーディオトラック内で第１の内容の特徴を検出し、検出した第１の内容の特徴に対応するオーディオトラックの第１の部分を抽出し、オーディオトラック内でエネルギーの増加の発生を検出し、検出したエネルギーの増加に対応するオーディオトラックの第２の部分を抽出し、オーディオトラックの抽出した第１の部分および第２の部分を結合してオーディオトラックのオーディオサムネイルにすることにより、オーディオトラックのオーディオサムネイルを生成するためのソフトウェアで符号化されたコンピュータ可読媒体を対象とする。
【００１１】
本発明のこれらの目的および利点ならびに他の目的および利点は、添付図面と共に取り入れられた好ましい実施の形態の以下の説明を読むことによって、当業者にはより明らかになり、より容易に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［好ましい実施の形態の詳細な説明］
図１は、本発明の例示の実施の形態による歌曲および器楽を含むオーディオトラックのオーディオサムネイルを生成するコンピュータベースのシステムを示している。用語「サムネイル」は、本明細書で使用されるように、歌曲、マルチメディアファイル、またはオーディオビジュアル信号トラックの短い抜粋またはサンプルであって、当該歌曲、ファイル、またはトラックを表し、歌曲またはファイルの内容の識別を助けるためにレビューできる短い抜粋またはサンプルを指すためのものである。特に、図１は、オーディオトラックを記録するように構成されたテープレコーダ１０２等の記録デバイスを示している。代替的に、ビデオカメラ１０４等の任意の個数の記録デバイスを使用して、歌曲および器楽を含む音の電子トラックを取り込むことができる。その結果記録されたオーディオトラックは、カセットテープ１０６および／またはＣＤ１０８のような媒体に記憶することができる。本発明の実施の形態によってオーディオトラックを処理する都合上、オーディオトラックは、その後コンピュータ１００が処理するメモリまたは記憶デバイス１１０にも記憶することができる。コンピュータ１００は、１つまたは２つ以上のプロセッサを備える。さらに、例示の実施の形態は、インターネットを含むさまざまなネットワークと互換性を有し、これらのネットワークによって、オーディオトラックをコンピュータ１００にダウンロードして処理することができ、その結果出力されたオーディオサムネイルを、ネットワークにわたってアップロードし、その後、記憶し、かつ／または、コンピュータ１００から遠隔に位置するユーザによってブラウジングすることができる。
【００１３】
１つまたは２つ以上のオーディオトラックは、例示の実施の形態によるコンピュータ１００のプロセッサに入力される。コンピュータ１００のプロセッサは、単一のプロセッサとすることもできるし、第１のプロセッサ、第２のプロセッサ、第３のプロセッサ等の複数のプロセッサとすることもできる。各プロセッサは、例示の実施の形態のソフトウェアまたは命令によって、オーディオトラック内の第１の特性を検出し、検出した第１の特性に対応するオーディオトラックの第１の部分を抽出し、オーディオトラック内のエネルギーの増加の発生を検出し、検出したエネルギーの増加に対応するオーディオトラックの第２の部分を抽出し、オーディオトラックの抽出した第１の部分および第２の部分を結合してオーディオトラックのオーディオサムネイルにする、ように適合される。複数のプロセッサは、コンピュータ１００内に統合することもできるし、図１に図示しない別個のコンピュータに構成することもできる。コンピュータ１００は、コンピュータ１００における処理を制御および指示して、オーディオトラックのオーディオサムネイルを生成するソフトウェアまたは命令で符号化されたコンピュータ可読媒体を含むことができる。
【００１４】
コンピュータ１００は、処理を制御し、その結果をモニタ１２０に表示し、かつ／または、スピーカ１１８を介してサムネイルを聴くための表示装置、グラフィカルユーザインターフェース、パーソナルコンピュータ１１６等を含むことができる。オーディオトラックは、１つまたは２つ以上のレコーダ１０２、カメラ１０４等によって取り込まれた歌曲または他の音楽イベントのライブプレゼンテーションから、および／または、テープ１０６やＣＤ１０８等の媒体に記憶された従来の歌曲の記録から、コンピュータ１００に入力される。図１は、レコーダ１０２、カメラ１０４、テープ１０６、およびＣＤ１０８からのオーディオトラックが、コンピュータ１００に入力されて処理される前に、オーディオトラック記憶媒体１１０に記憶されることを示しているが、オーディオトラックは、例示の実施の形態の特徴を損なうことなく、これらのデバイスのいずれかから直接コンピュータ１００に入力することもできる。また、歌曲または音楽イベントの記録と同時または記録後すぐにオーディオサムネイルを生成できるように、実施の形態は、レコーダ１０２自体またはカメラ１０４自体の内部で実施することもできる。
【００１５】
コンピュータ１００は、例示の実施の形態の処理を制御する１つまたは２つ以上の変数をパラメータとして受け取る。例えば、オーディオトラックから抽出された２つの部分を有するオーディオサムネイルを生成することができ、ユーザは、これら２つのオーディオトラック部分のそれぞれのサイズを制御する長さパラメータを、コンピュータまたはグラフィカルユーザインターフェース１１６によって、制御パラメータストレージ１１２から選択することができる。これらの制御パラメータは、記憶デバイス１１２に存在するものとして示されているが、例示の実施の形態の特徴を損なうことなく、この制御情報は、コンピュータ１００のメモリに存在することもできるし、別の記憶媒体に存在することもできる。図２、図７、および図１０に示す処理ステップに関して以下でより詳細に説明するように、例示の実施の形態は、選択された制御パラメータおよびデフォルト制御パラメータを利用して、オーディオトラックから人間の音声部分およびハイライトオーディオ部分を検出して抽出し、抽出したオーディオ部分を１つまたは２つ以上の記憶デバイス１２２および１２６に記憶する。代替的な実施の形態では、オーディオトラック内で検出した特性および特徴へのポインタが、オーディオトラック上の検出位置にマッピングされ、そのポインタ情報が、検出したオーディオトラックの対応する長さと共に記憶デバイス１２４に記憶される。例示の実施の形態の制御下で動作するプロセッサは、さらに、オーディオサムネイルを出力して、記憶デバイス１２６に記憶する。これに加えて、サムネイル生成プロセスの結果物をプリンタ１３０に出力することもできる。
【００１６】
本発明の例示の実施の形態は、歌曲、器楽、およびそれらの組み合わせのサムネイルを生成するシステムおよび方法を対象にするが、あらゆるオーディオトラックまたは信号に実施の形態を適用して、そのトラックのオーディオ情報および信号の内容のカタログ作成、インデックス、プレビュー、および／または識別を行うのに使用できるそのトラックのサムネイルまたはオーディオ要約を生成することもできる。例えば、各歌曲を表すオーディオサムネイルを作成することによって、歌曲のコレクションまたはデータベースをインデックスすることができる。このような適用では、例えばＣＤに記録することができる歌曲のオーディオトラックは、コンピュータ１００に入力して、オーディオサムネイルを生成することができる。その後、例えば、特定の歌曲を再生または購入するために探索しているユーザは、その歌曲のサムネイルを聴いて、インデックスされた歌曲が求めるものまたは購入したいものであるかどうかを識別することができる。例示の実施の形態の説明は、歌曲が音声および／または歌唱等の人間の音ならびに器楽で構成される電子形態の歌曲としてオーディオトラックを説明するが、オーディオトラックは、そのトラックがオーディオデータを含む限り、オーディオビジュアル作品を含めて、任意の形態のマルチメディアデータとすることができる。例示の実施の形態は、人間の音声が話し言葉であろうが、歌唱であろうが、話し言葉でない音から構成されようが、任意のタイプの人間の音声のオーディオトラックのオーディオサムネイルを生成することができる。このように、例示の実施の形態は、オーディオトラックのオーディオの内容によって制限を受けず、さまざまなオーディオ記録物およびオーディオ表現物のインデックスおよびプレビューを行うのに使用できるサムネイルを生成することができる。本明細書で説明するような歌曲は、オーディオトラックのすべてまたは一部を含み、その点で、オーディオトラックは、音楽作品の搬送、伝送、および／または記憶を行う任意の形態の媒体または電子表現であると理解される。限定のためではなく説明のために、オーディオトラックには、ＣＤ１０８上のトラック、テープカセット１０６上のトラック、記憶デバイス１１２上のトラック、および、レコーダ１０２等の或るデバイスからコンピュータ１００等の別のデバイスへの電子形態での音楽の伝送が含まれる。
【００１７】
次に図１、図２、および図３を参照して、オーディオトラックのオーディオサムネイルを生成するシステムの一例示の実施の形態の説明を示す。図２は、オーディオトラックのオーディオサムネイルを生成する方法を示している。この方法は、ステップ２００において、演奏やコンサート等の歌曲または音楽イベントのオーディオトラックを記録することから開始する。図３は、オーディオトラックの波形３００を示し、縦軸はオーディオ信号の振幅を表し、横軸は時間にわたる信号を示している。オーディオトラックの対応するスペクトログラフを３０２に示す。縦軸はオーディオ信号の周波数を示し、横軸は時間を示す。この図において、オーディオトラックの開始の間奏をボックス３０４に示す一方、破線３０６は、この間奏に続く歌曲の音声（ボックス３０８で示す）の開始を示す。
【００１８】
オーディオトラックが記録される媒体は、任意の既知のアナログ媒体またはデジタル媒体とすることができ、イベントのサイトから、オーディオトラックストレージ１１０および／またはコンピュータ１００のサイトへのオーディオ信号の伝送を含むことができる。ステップ２０２において、サムネイル生成システムの例示の実施の形態は、オーディオトラック内に存在する第１の内容の特徴または特性の発生を探索して検出する。歌曲は、図３の３０４として示すように、楽器の前奏曲から開始する可能性があるが、このような前奏曲は、その歌曲または音楽曲を特徴付けるだけ十分固有なものでない場合がある。したがって、例示の実施の形態は、オーディオトラックにおいて、歌唱等の人間の音の最初の発生を探索することができる。歌唱は、ソロのアーティストによる場合もあるし、歌唱グループや合唱団等の複数のアーティストによる場合もある。制御パラメータストレージ１１２から１つまたは２つ以上のパラメータを選択することによって、ユーザは、ステップ２０２において、例示の実施の形態が歌唱、話し言葉、または特定の人間の１つもしくは複数の音を探索するかどうかを制御することができる。例示のオーディオクリップは、ストレージ１１４に記憶され、例えば、オーディオトラック内の音および信号と比較して特定のアーティストまたは人間の音との一致を見つけるために、実施の形態により利用することができる。
【００１９】
例示の実施の形態は、ステップ２０２で１つまたは２つ以上の音声検出方法またはアルゴリズムを利用して、オーディオトラックにおける人間の音声の開始を見分けることができる。これらの方法は、人間の音声を他のタイプの音と区別する特別な特徴を利用することができる。この特別な特徴には、短時間平均ゼロクロスレート（short-time average zero crossing rate）、調波係数（harmonic coefficient）、スペクトルフラックス、フィルタ解析、および短時間エネルギー関数が含まれる。これらのそれぞれを本明細書で簡単に説明する。
【００２０】
離散時間信号の状況では、ゼロクロスは、連続したオーディオサンプルが異なる符号を有する場合に発生すると言われる。ゼロクロスが発生するレートは、信号の周波数内容の１つの尺度とすることができる。短時間平均ゼロクロスレート（ＺＣＲ）は、次のように定義される。
【００２１】
【数１】
2006501502.tif 000003
【００２２】
ここで、
【００２３】
【数２】
2006501502.tif 000004
【００２４】
また、
【００２５】
【数３】
2006501502.tif 000005
【００２６】
Ｎは、オーディオトラック上のウィンドウの長さである。オーディオ信号が小さな区間内で比較的ゆっくりと変化すると仮定することによって、Ｚｎは、通常、１０〜２０ｍｓごとに計算される。例えば、オーディオ信号のサンプリングレートが１６０００Ｈｚであると仮定すると、Ｚｎは、約２００個のオーディオサンプルごとに計算することができる。オーディオトラックウィンドウ長は、隣接したオーディオフレーム間で重なりが存在できるように、通常、この区間よりも長くなるように設定される。例えば、Ｚｎが２００サンプルごとに計算される場合、オーディオトラックウィンドウ長は２５０サンプルに設定することができる。
【００２７】
器楽のＺＣＲ値は、通常、小さな範囲内にあるのに対して、歌声は、一般に、歌唱信号の無声成分（例えば、子音）が原因で、高い振幅のＺＣＲピークによって示される。したがって、オーディオトラックのＺＣＲ値の差異を解析することによって、オーディオトラックにおける人間の音声の開始を検出することができる。ＺＣＲ方法の適用の一例を図４に示す。図４では、歌曲の短時間平均ゼロクロスレートの波形が示されている。ｙ軸はＺＣＲレートの振幅を表し、ｘ軸は時間にわたる信号を示している。この図では、ボックス４００は、オーディオトラックの間奏曲の期間を示す一方、ライン４０２は、この間奏曲に続く歌声の開始を示している。この開始点において、ＺＣＲ値の差異の相対的な増加が見られる。
【００２８】
オーディオ信号の調波係数は、オーディオ信号に存在する調波成分の良好な表示を提供できる時間自己相関係数および空間自己相関係数の加重結合である。調波成分の説明は、Wu ChouおよびLiang Gu著「Robust Singing Detection in Speech/Music Discriminator Design」、Proceedings of the IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, pp 865-868, 2001（非特許文献４）から入手することができる。この文献の内容は参照により本明細書に援用される。調波係数は次のように定義される。すなわち、オーディオ信号ｘ（ｍ）が与えられると、候補ピッチτの時間自己相関は次のように定義される。
【００２９】
【数４】
2006501502.tif 000006
【００３０】
ここで、
【００３１】
【数５】
2006501502.tif 000007
【００３２】
は、ｘ（ｍ）をゼロ平均したものであり、Ｎは、特徴解析のサンプル数である。スペクトル自己相関は次のように定義される。
【００３３】
【数６】
2006501502.tif 000008
【００３４】
ここで、ωｒ＝２π／τ、Ｘ（ω）は、ｘ（ｍ）のスペクトルの大きさであり、
【００３５】
【数７】
2006501502.tif 000009
【００３６】
は、Ｘ（ω）をゼロ平均したものである。次に、スペクトル時間自己相関は次のように定義される。
Ｒ（τ）＝β・ＲＴ（τ）＋（１−β）・ＲＳ（τ）
ここで、βは、０と１との間の任意の値とすることができる（例えば、βは０．５を選択することができる）。ＲＴ（τ）とＲＳ（τ）を結合することによって、Ｒ（τ）を使用すると、ＲＴ（τ）またはＲＳ（τ）のみを使用する場合よりも良好なローバスト性が得られる。調波係数Ｈｎは次のように定義される。
【００３７】
【数８】
2006501502.tif 000010
【００３８】
例えば、Ｈｎは、２０ｍｓのサンプルオーディオデータのウィンドウにわたって１５ｍｓごとに計算することができる。歌声は、強い調波成分を有することがあり、したがって、器楽よりも高い値の調波係数を有することがあり、それによって、器楽上での人間の音声の検出が可能になる。
【００３９】
スペクトルフラックスは、２ノルムのフレーム間スペクトル振幅差ベクトルである。この方法は、Eric ScheirerおよびMalcolm Slaney著「Construction and Evaluation of a Robust Multifeature Speech/Music Discriminator」、Proceedings of the IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, pp 1331-1334, 1997（非特許文献５）に説明されている。この文献の内容は参照により本明細書に援用される。例えば、ｘｎ（ｍ）をオーディオ信号のｎ番目のフレームであると仮定し、Ｘｎ（ω）をｘｎ（ｍ）のスペクトルの大きさであると仮定すると、スペクトルフラックスは次のように定義される。
Ｆｎ＝‖｜Ｘｎ（ω）｜−｜Ｘｎ＋１（ω）｜‖                            （３）
【００４０】
例えば、Ｆｎは２０ｍｓごとに計算することができる。オーディオトラック内では、人間の音声信号は、器楽よりも高い変化レートを有する傾向があるので、スペクトルフラックス値の高いピークの出現によって、歌声の開始を示すことができる。一例を図５に示す。図５では、破線５００は、オーディオトラックのスペクトルフラックス値のこのグラフにおける歌声の開始を示している。
【００４１】
フィルタ解析方法の下では、オーディオトラックにくし形フィルタが適用されて、歌手の音声と楽器の音との差が検出される。フィルタからのオーディオ信号出力は、入力信号が歌唱の音であるのか、それとも楽器の音であるのかに基づいて異なる。これらの差を認識することによって、例示の実施の形態は、オーディオトラックにおける人間の歌唱の開始箇所を識別することができる。
【００４２】
オーディオ信号の短時間エネルギー関数は次のように定義される。
【００４３】
【数９】
2006501502.tif 000011
【００４４】
ここで、ｘ（ｍ）は離散時間オーディオ信号であり、ｍはオーディオサンプルの時間インデックスであり、ｎは短時間エネルギーの時間インデックスであり、ｗ（ｍ）は長方形ウィンドウである。ここで、
【００４５】
【数１０】
2006501502.tif 000012
【００４６】
Ｎはウィンドウｗ（ｍ）の長さである。短時間エネルギー関数は、時間上のオーディオ信号の振幅変動の便利な表現を提供する。平均ゼロクロスレートと同様に、Ｅｎも１０〜２０ｍｓごとに計算することができ、ウィンドウの長さは、隣接するオーディオフレームが互いに重なるように、その区間よりも長く設定される。オーディオトラックにおける歌声の開始は、歌曲におけるオーディオ信号のエネルギーレベルの急な上昇とみなすことができる。一般的な例を図６に示す。図６には、歌曲の短時間エネルギー関数値が表示され、破線６００は歌声の開始点を示している。また、比較的長い期間の連続した高エネルギー値の後に低レベルエネルギーの最小値が出現することも、歌声の開始を示すことがある。短期間エネルギー関数および短時間平均ゼロクロスレートは、Lawrence R. RabinerおよびRonald W. Schafer著、DIGITAL PROCESSING OF SPEECH SIGNALS, 120-131, (Prentice-Hall 1978)（非特許文献６）に説明されている。この文献の内容は参照により本明細書に援用される。
【００４７】
上記音声検出方法の２つ以上のものを利用することによって、たとえ、１つの検出方法の結果がオーディオトラックにおける人間の音の識別に関して結論に到達しない場合であっても、例示の実施の形態は、オーディオトラックにおいて人間の音を識別することができる。例えば、オーディオトラックの音楽の間奏曲部分と歌唱部分との間のＺＣＲレートの相対的な振幅の値が類似している場合、オーディオトラックの人間の部分の検出は、難しくなるか、または、結論に到達しない可能性がある。人間の音声を示す高いＺＣＲ振幅ピークを検出できない場合、実施の形態は、調波係数等の異なる音声検出方法を適用して、オーディオトラックにおける人間の音の発生の検出を試みることができる。
【００４８】
また、例示の実施の形態は、オーディオトラックにおける人間以外の音を第１の内容の特徴または特性として検出することも可能にする。これらの実施の形態では、ユーザは、ステップ２０２において、拍手や特定の楽器の音等の特定の１つまたは複数の音を選択することができる。このように、純粋な楽器のオーディオトラックの一部等の特定の音を、そのオーディオトラックを表す特性として選択して探索することができる。例示のオーディオクリップ、統計的モデル、および／またはパラメータは、ストレージ１１４に記憶され、実施の形態によって利用されて、例えば、特定の人間以外の音または楽器との一致を見つけるために、オーディオトラック内の音および信号と比較することができる。
【００４９】
図１および図２を再び参照して、オーディオトラック内の第１の内容の特徴または特性の検出に続いて、オーディオトラックの一部がステップ２０４で抽出され、その後、ストレージ１２２に記憶され、オーディオトラックのサムネイルのすべてまたは一部として使用される。抽出した部分は、探索した特性がオーディオトラックにおいて最初に検出された箇所で始まる、すなわち、開始する。抽出した部分の長さは、ユーザによって選択されるが、第１の長さパラメータの選択が行われない場合には、例えば、デフォルトで１０秒または他の任意の指定された時間フレームとすることができる。代替的に、抽出される部分の長さは、ファイブバー（five bars）や音楽の或る測定単位（one measure of music）等の音楽用語で計測することができる。当該技術分野で既知のように、音符（note）は、音楽スコアの基本単位であり、この音符は、ピッチ情報および継続期間情報の双方を表す。１つまたは２つ以上の音符はビートを含み、１つまたは２つ以上のビートはバーを含む。バーは、時間における音楽セグメントを表す。例示の実施の形態は、時間順または音楽セグメント単位で拍子を揃えて計測されたサムネイルを作成することができる。
【００５０】
次に図１、図２、図７、図８、および図９を参照して、ステップ２０６において、システムは、オーディオトラック内の第２の特性の発生を検出する。このステップでは、例示の実施の形態は、歌曲を表すことができる歌曲のハイライトを探索して検出を試みている。ハイライトは、歌曲内のコーラスまたはリフレインとすることができ、それによってオーディオトラック内のコーラスまたはリフレインとすることができるが、例示の実施の形態は、音声や歌唱等の人間の音に対応するオーディオトラックにおける時間的エネルギー（temporal energy）の突然の増加の発生を探索する。この実施の形態では、オーディオトラックの時間的エネルギーのエンベロープがステップ７００で計算される。歌曲の例示の時間的エネルギーのエンベロープを図８に示す。図８では、エンベロープは、歌曲のエネルギーだけでなく、歌曲の内容をも示す４つの部分に分割されている。８００の部分Ａは、楽器の前奏曲と、歌唱の最初の２つのパラグラフとを含む。主要メロディーの歌唱は８０２の部分Ｂに表されている。８０４の部分Ｃは、別の間奏曲および歌唱の別のパラグラフから成る。８０６の部分Ｄは、主要メロディーが２回繰り返されることを示している。８０２および８０６の主要メロディーの歌唱は、８００および８０４に示すような歌唱の通常のパラグラフよりも高いボリュームの音等、より高いエネルギーを有するものとして見ることができる。図９に示すような２つの隣接するウィンドウ９００および９０２は、ステップ７０２において、オーディオトラックの２つのセグメントの各エネルギーのエンベロープにマッピングされる。図９のオーディオトラックの第１のセグメント上のウィンドウ９００および第２のセグメント上のウィンドウ９０２の例示の配置は、ウィンドウ９０２の始点のエネルギースパイクで分かるように、ウィンドウ９０２の時間的エネルギーの突然の増加に偶然対応している。このウィンドウ９０２の時間的エネルギーの突然の増加については以下で更に詳細に説明する。しかしながら、ウィンドウ９００の初期配置は、通常、オーディオトラックの始点から開始し、ウィンドウ９０２はウィンドウ９００のすぐ右に配置される。ウィンドウの幅は、制御パラメータストレージ１１２から選択され、２つのウィンドウの幅は等しくなる必要はない。一方、各ウィンドウの幅は、例えばデフォルトで１０ｍｓとすることができる。
【００５１】
図９に示すオーディオトラックは、左から右に聞こえるオーディオ信号として表され、これに対応して、例示の実施の形態により左から右に処理される。最も右のウィンドウ９０２にマッピングされたオーディオデータが、音声検出方法または他の任意の人間の音の認識手段の１つまたは２つ以上のものによって、人間の音でないと判断されると、オーディオトラックへのウィンドウのマッピングは、２つのウィンドウの小さい方の長さだけ右へシフトされる。最も右のウィンドウ９０２にマッピングされたオーディオデータが、ステップ７０４におけるように、人間の音であると判断されると、最も左のウィンドウ９００内のオーディオトラックのセグメントにおけるオーディオデータの時間的エネルギーは、ステップ７０６において、最も右のウィンドウ９０２内のオーディオトラックのセグメントにおけるオーディオデータの時間的エネルギーと比較される。この比較が、左ウィンドウ９００から右ウィンドウ９０２へのオーディオデータの時間的エネルギーの突然の増加を示す場合、ステップ７０８において、その増加の大きさが、制御パラメータストレージ１１２から選択された所定のしきい値、または、デフォルトとしての所定のしきい値と比較される。比較された時間的エネルギーの増加がしきい値を超えている場合、比較された増加、および、右ウィンドウ９０２の始点に対応するオーディオトラックにおける位置が、オーディオトラックにおけるハイライトを示すものとして、コンピュータ１００のメモリまたはストレージデバイス１１４に保持される。次に、オーディオトラックにおけるウィンドウのマッピングが、小さい方のウィンドウの幅だけ右にシフトされ、このように、オーディオトラックの長さ全体が処理されて、ステップ７１０において、ウィンドウからウィンドウへ、人間の音に対応する時間的エネルギーの最も高い増加が決定される。オーディオエネルギーのこの最大の増加に対応するオーディオトラックにおける位置は、オーディオトラックにおける最も重要なハイライトとみなすことができる。代替的に、人間の音に対応し、所定のしきい値を超える時間的エネルギーの増加の発生のそれぞれをオーディオトラックにおけるハイライトとみなすこともできる。
【００５２】
ステップ２０８において、時間的エネルギーの最大の増加に対応するオーディオトラックの部分が抽出され、その後、オーディオトラックのサムネイルの一部としてストレージ１２２に記憶される。抽出される部分は、隣接するウィンドウ間の各時間的エネルギーがステップ７１０で比較され、その後、オーディオトラックにおける時間的エネルギーの最大の増加であると判断された時に、オーディオトラックにマッピングされたウィンドウ９０２の始点、すなわち左端においてオーディオトラックで始まる、すなわち、開始する。抽出される部分の長さは、ユーザによって選択されるが、第２の長さパラメータの選択が行われていない場合には、デフォルトで１０秒とすることもできるし、右ウィンドウ９０２の幅とすることもできる。代替的に、抽出される部分の長さは、ファイブバーや音楽の或る測定単位等の音楽用語で計測することができる。オーディオトラックの第１の抽出部分およびオーディオトラックの第２の抽出部分は、ステップ２１０で結合され、その結果生成されたオーディオサムネイルは、ステップ２１２でストレージ１２６に記憶されて、その後、再生、購入等のための歌曲のプレビューを行うのにブラウジングされる。
【００５３】
いくつかの音楽片は、オーディオエネルギーに関して、オーディオトラック全体を通じて比較的一定の場合がある。これらの音楽作品に対応するオーディオトラックの解析は、オーディオトラックに沿って、或るウィンドウから次のウィンドウへの時間的エネルギーの大幅な増加の発生を生成できないことがある。このような場合に、例示の実施の形態は、オーディオトラックの第２の部分の抽出ステップ２０８を実行しない。これに対応して、ステップ２１０がスキップされ、ステップ２１２は、オーディオトラックのオーディオサムネイルとして、第１の特性の発生に対応するオーディオトラックの第１の部分のみを記憶する。
【００５４】
代替的な実施の形態を図１０に示す。図１０では、オーディオトラックの対応する部分が図２に示すように抽出および記憶される代わりに、オーディオトラックにおける特性の発生へのポインタがマッピングおよび記憶される。ステップ１０００および１００２は、図２のステップ２００および２０２に対応し、オーディオトラックの記録およびオーディオトラック内の第１の内容の特徴または特性の発生の検出を示している。ステップ１００４において、ポインタが、オーディオトラックにおける歌唱の始点等の第１の特性が検出されたオーディオトラックにおける位置にマッピングされる。オーディオトラック内のエネルギーの増加の発生が、ステップ１００８で検出される。これに対応して、ステップ１０１０において、第２のポインタが、オーディオトラック内の時間的エネルギーの最大の増加等のハイライトの発生が検出されたオーディオトラックにおける位置にマッピングされる。ステップ１００６および１０１２において、第１の時間継続期間および第２の時間継続期間は、当該継続期間が時間の関数として計測されようが、音楽の関数として計測されようが、例えば、デフォルトの１０秒として、または、グラフィカルユーザインターフェース１１６を通じてかつ／もしくは制御パラメータストレージ１１２からユーザによって選択されたものとして設定される。ステップ１０１４において、オーディオトラックのオーディオサムネイルは、オーディオトラックにおける第１の特性の検出された発生へのポインタ、第１の時間継続期間、オーディオトラックにおけるエネルギーの増加の検出された発生へのポインタ、および第２の時間継続期間の形でストレージ１２６に記憶される。第１の内容の特徴または特性の発生へのポインタは、第１のポインタとみなすことができ、エネルギーの増加の発生へのポインタは、第２のポインタとみなすことができる。この実施の形態では、音楽片は、それぞれの第１のポインタおよび第１の時間継続期間ならびに第２のポインタおよび第２の時間継続期間を適用することによって、第１のポインタが指示する箇所で開始する音楽片を第１の継続期間の間再生し、次いで、第２のポインタが指示する箇所で開始する音楽片を第２の継続期間の間再生するものとみなすことができる。このように、聴くことおよび購入の最終的な決定を行うために、歌曲または他のオーディオ曲の抜粋をプレビューすることができる。
【００５５】
本発明の好ましい実施の形態を図示して説明してきたが、本発明の原理および精神から逸脱することなく、これらの実施の形態を変更できることが当業者には理解されよう。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその等価物で画定される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の例示の実施の形態によるオーディオトラックのサムネイルを生成するシステムのコンポーネント図である。
【図２】オーディオトラックのサムネイルを生成する例示の方法のブロックフローチャートである。
【図３】例示のオーディオトラックの波形および対応するスペクトログラフを示す図である。
【図４】オーディオトラックの短時間平均ゼロクロスレートの波形を示す図である。
【図５】オーディオトラックのスペクトルフラックス値のグラフを示す図である。
【図６】オーディオトラックの短時間エネルギー関数値のグラフを示す図である。
【図７】オーディオトラックにおいてハイライトを検出する例示の方法のブロックフローチャートである。
【図８】歌曲の時間的エネルギーのエンベロープを示す図である。
【図９】オーディオトラックにおけるオーディオ信号の時間的エネルギーレベルを示す図である。
【図１０】オーディオトラックのサムネイルを生成する代替的な方法のブロックフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１００  コンピュータ
１０２  レコーダ（テープレコーダ）
１０４  カメラ（ビデオカメラ）
１０６  テープ（カセットテープ）
１０８  ＣＤ
１１０  オーディオトラックストレージ
１１２  制御パラメータストレージ
１１４  ストレージ
１１６  グラフィカルユーザインターフェース
１１８  スピーカ
１２０  モニタ
１２２、１２４、１２６  記憶デバイス
１３０  プリンタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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