一种琴学习系统

阅读:514发布:2020-05-14

专利汇可以提供一种琴学习系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种 钢 琴学习系统,包括:音频采集模 块 、显示模块、教学模块、主控单元、音符提取模块、电源模块,主控单元,用于控制电源的通断、音符的采集识别以及教学演示;音频采集模块,用于采集、存储声音 信号 ,将采集到的音乐 片段 分割成多个音符段,每个音符段包含一个或者多个音符,并将 声音信号 转换为 电信号 并反馈给音符提取模块,便于后期判断弹奏者音色 水 平的高低;音符提取模块,用于将处理后的音频片段在音符模型中进行识别匹配,判断相似度,找到与音符模型不匹配的片段;显示模块,用于显示出弹奏错误的音符 位置 及原因及教学演示;教学模块,用于教学演示。本发明大大节省了教学成本和教学时间,便于学生自主学习。,下面是一种琴学习系统专利的具体信息内容。

1.一种琴学习系统,其特征在于:包括音频采集模、显示模块、教学模块、主控单元、音符提取模块、电源模块,其中:
主控单元,用于控制电源的通断、音符的采集识别以及教学演示;
音频采集模块,用于采集、存储声音信号,将采集到的音乐片段分割成多个音符段,每个音符段包含一个或者多个音符,并将声音信号转换为电信号并反馈给音符提取模块,便于后期判断弹奏者音色平的高低;
音符提取模块,用于将处理后的音频片段在音符模型中进行识别匹配,判断相似度,找到与音符模型不匹配的片段;
显示模块,用于显示出弹奏错误的音符位置及原因及教学演示;
教学模块,用于教学演示。
2.根据权利要求1所述的钢琴学习系统,其特征在于:音频采集模块包括钢琴上方的麦克数据处理模块,所述麦克风用于采集音乐片段,所述数据处理模块用于将麦克风采集到的音乐片段进行分割处理。
3.根据权利要求1所述的钢琴学习系统,其特征在于:数据处理模块包括预处理模块、切分模块,通过预处理模块对采集到音乐信号进行预处理,去除杂音;然后输入切分模块进行切分;最后得到音符片段。
4.根据权利要求1所述的钢琴学习系统,其特征在于:所述音符提取模块包括一个音律滤波器组,所述音律滤波器组包括88个带通滤波器,带通滤波器的数量以及每个带通滤波器的中心频率和对应带宽将由十二平均律决定。
5.根据权利要求1所述的钢琴学习系统,其特征在于:视频库单元、视频指导单元;所述视频库单元,用于自主学习,学习收录在数据库内关于当前乐曲片段的名师弹奏手法,实现与名师片段同步练习,加强指导;所述视频指导单元,将学生测试的内容发送给在线老师实时进行指导。

说明书全文

一种琴学习系统

技术领域

[0001] 本发明涉及教学领域,特别是涉及一种钢琴学习系统。

背景技术

[0002] 弹得一手优美动听的钢琴曲是每个学习钢琴的学生梦寐以求的事情,然而现实生活中大多数钢琴学习者的平不高,学生平时自我练习的时候很难把握音色的训练。现有
技术中使用电子琴来代替钢琴进行练习,但是电子琴很难达到真钢琴相同的触感和音色,
与在真钢琴上练习的效果完全不同,因此目前急需一种在真钢琴上辅导学生学习弹奏技
巧,来改善上述问题。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种钢琴学习系统,以解决上述现有技术存在的问题,降低学习成本、节约教学时间。
[0004] 为实现上述目的,本发明提供了如下方案:本发明提供一种钢琴学习系统,包括音频采集模、显示模块、教学模块、主控单元、音符提取模块、电源模块,其中:
[0005] 主控单元,用于控制电源的通断、音符的采集识别以及教学演示;
[0006] 音频采集模块,用于采集、存储声音信号,将采集到的音乐片段分割成多个音符段,每个音符段包含一个或者多个音符,并将声音信号转换为电信号并反馈给音符提取模
块,便于后期判断弹奏者音色水平的高低。
[0007] 音符提取模块,用于将处理后的音频片段在音符模型中进行识别匹配,判断相似度,找到与音符模型不匹配的片段;
[0008] 显示模块,用于显示出弹奏错误的音符位置及原因及教学演示;
[0009] 教学模块,用于教学演示。
[0010] 优选地,音频采集模块包括钢琴上方的麦克数据处理模块,所述麦克风用于采集音乐片段,所述数据处理模块用于将麦克风采集到的音乐片段进行分割处理。
[0011] 优选地,数据处理模块包括预处理模块、切分模块,通过预处理模块对采集到音乐信号进行预处理,去除杂音;然后输入切分模块进行切分;最后得到音符片段。
[0012] 优选地,音符提取模块包括一个音律滤波器组,所述音律滤波器组包括88个带通滤波器,带通滤波器的数量以及每个带通滤波器的中心频率和对应带宽将由十二平均律决
定。
[0013] 优选地,视频库单元、视频指导单元;所述视频库单元,用于自主学习,学习收录在数据库内关于当前乐曲片段的名师弹奏手法,实现与名师片段同步练习,加强指导;所述视频指导单元,将学生测试的内容发送给在线老师实时进行指导。
[0014] 本发明公开了以下技术效果:学生练习的音乐片段通过麦克风将音频信息输入并储存到音频采集模块;数据处理模块将采集到的音乐片段分割成多个音符段,每个音符段
包含一个或者多个音符,并将声音信号转换为电信号并反馈给音符提取模块,便于后期判
断弹奏者音色水平的高低;再使用音符提取模块提取所有音符的起点时间和结束时间、时
间间隔、音的高低、音的长短,并在显示模块上显示,并进行打分,实时显示错误音符的位置及原因;同时可以学生可以控制教学模块,学习资料库中名师指法等资料,并且可以将储存的音频、视频信息发送给在线老师,大大节省了教学成本和教学时间。
附图说明
[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施
例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016] 图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
[0018] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0019] 音的基本物理属性包括音高、音色、音强、音长,这些基本特征对于音乐中高层的和弦、节奏及旋律等特征起到主要作用。
[0020] 发生物体的振动幅度决定了声音的响亮程度,若其振动幅度越大,则声音越了、响亮,反之声音越微弱。音的四种性质在音乐表现中都很重要,而音的高低、长短更加重要,同样的旋律,无论是人声演唱还是乐器演奏,虽然强弱和音色发生了变化,但旋律不变,但是若在音的高低或长短上做出修改,就会变成另外的旋律,因此音的高低、长短的识别就显得尤为重要。
[0021] 参照图1,本发明提供一种钢琴学习系统,包括音频采集模块、显示模块、教学模块、主控单元、电源模块,所述主控单元与所述音频采集模块、音符提取模块、显示模块、教学模块连接,所述音符采集模块与音符提取模块连接,所述教学模块与显示模块连接,所述音符提取模块与显示模块连接。
[0022] 主控单元,用于控制电源的通断、音符的采集识别、琴键状态信息的采集以及教学演示;
[0023] 音频采集模块,用于采集、存储声音信号,将采集到的音乐片段分割成多个音符段,每个音符段包含一个或者多个音符,并将声音信号转换为电信号并反馈给音符提取模
块,便于后期判断弹奏者音色水平的高低。
[0024] 进一步地,音频采集模块包括钢琴上方的麦克风、数据处理模块,所述麦克风用于采集音乐片段,所述数据处理模块用于对采集到的音乐片段进行分割处理;所述数据处理模块包括预处理模块、切分模块,通过预处理模块对采集到音乐信号进行预处理,去除杂
音;然后输入切分模块进行切分;最后得到音符片段。
[0025] 进一步地,数据模块的处理过程如下:
[0026] 步骤一、将采集到音乐信号进行预处理,去除杂音;
[0027] 步骤二、建立新的DPP预测模型:通过分的方式,将连续的音乐信号抽象为离散的点过程,并基于帧的音级轮廓特征提取原理,为每一帧建立一个12维的PCP特征向量作为该点的差异性向量,这样不仅压缩了能量简化了每帧的数据,并还保存了每一帧的音高信
息;其次,为每一个音乐片段标注一个音符帧号,在根据极大似然估计原理建立目标函数形成新的DPP系统,使得产生合理的概率估计;利用梯度下降法优化目标函数,形成新的DPP预测模型;
[0028] 步骤三、将音乐片段输入到新的DPP预测模型中进行切分,得到音符片段。
[0029] 音符提取模块包括一个音律滤波器组,所述音律滤波器组包括88个带通滤波器,带通滤波器的数量以及每个带通滤波器的中心频率和对应带宽将由十二平均律决定。本实
施例中钢琴是十二平均律制乐器,有88个琴键,每一个琴键的音高就是根据十二平均律定
音,因为十二平均律已经规定两个单音之间的相对音高,因此,音律滤波器组的带通滤波器数量是88个,带通滤波器的中心频率与钢琴的88个琴键的基频一一对应;十二平均律将一
个八度内的音按照相等频率比的准则平均分为十二个半音,其中半音表示十二平均律体系
中音高的最小距离。
[0030] 音符提取的过程如下:将处理后的音频片段在音符模型中进行识别匹配,判断相似度,找到与音符模型不匹配的片段:首先使用离散卷积核对离散音符信号进行卷积计算
从而提取特征,将音符信号抽象化,同时使用批标准化,使得输出信号的均值拟似正态分
布,最后的归一化和偏移处理,使得音符信号的鲁棒性更强;所述音符模型中包含至少一组音符片段与特征信息的对应关系。
[0031] 音符提取模块,用于提取音频采集模块中所有音符的起点时间和结束时间、时间间隔、音的高低、音的长短,并在显示模块上输出。
[0032] 显示模块,将检测到的时间间隔、音的高低、音的长短显示在屏幕上,用于标注、进行打分,并显示出弹奏错误的音符位置及原因,让学生真实了解到目前存在的问题,能够有针对性的进行练习,并将每次练习的乐曲片段进行存储,一方面可以集中反复练习,另一方面加强理解,便于指导老师更快速的了解学生的学习进度。
[0033] 教学模块包括视频库单元,可以用于自主学习,学习收录在数据库内关于当前乐曲片段的名师弹奏手法,实现与名师片段同步练习,加强指导;
[0034] 教学模块还包括视频指导单元,可以将学生测试的内容发送给在线老师实时进行指导,更加便利。所述教学模块的内容包括指法练习、音色判断等多种形式。
[0035] 进一步地,教学模块还包括进度保存单元可以对用户学习过的内容进行标记,并保存当前课程学习进度。
[0036] 进一步地,教学模块还包括自动播放单元,用于判断是否存在相对应的课程学习进度信息,在判断结果为是的情况下,根据最近一次的课程学习进度自动进入到学习进度
信息对应的最后的一个知识点。
[0037] 电源模块,用于整个钢琴学习系统的供电;所述电源模块包括休眠单元,;当声音信号停止后,超过10分钟后本系统默认为学生处于休息时间,即进入休眠模式,显示屏幕息屏。
[0038] 学生练习的音乐片段通过麦克风将音频信息输入并储存到音频采集模块;数据处理模块将采集到的音乐片段分割成多个音符段,每个音符段包含一个或者多个音符,并将
声音信号转换为电信号并反馈给音符提取模块,便于后期判断弹奏者音色水平的高低;再
使用音符提取模块提取所有音符的起点时间和结束时间、时间间隔、音的高低、音的长短,并在显示模块上显示,并进行打分,实时显示错误音符的位置及原因;同时可以学生可以控制教学模块,学习资料库中名师指法等资料,并且可以将储存的音频、视频信息发送给在线老师,大大节省了教学成本和教学时间。
[0039] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0040] 以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出
的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
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