基本信息
- 项目名称：
- 视唱练耳与乐器演奏评判辅助教学系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 随着社会的发展，越来越多的人选择学习音乐来满足自己不断增长的精神需求。学习音乐要从基础开始，而视唱练耳是学习音乐的两项必须的基础课程。视唱是看谱即唱的技能，练耳是听觉的训练，通常是对钢琴上弹奏出来的音进行听辨，训练学习者靠听觉分辨音程。但是这两项在学习的过程中都要由教师为学习者演奏和评判视唱和练耳的准确与否。本系统的作用就是用计算机来辅助专业的指导教师在视唱练耳教学中的指导作用。
- 详细介绍：
- 下面将从视唱、乐器演奏、练耳评判这三个方面详细的介绍本系统。 一、视唱 （一）本系统能够提供丰富的五线谱乐谱 音乐学习者在学习音乐时，为了学习好视唱，需要大量的乐谱来练习视唱。所以为了满足音乐学习者的这个需求，当音乐学习者选择视唱功能时，本系统可以提供丰富的五线谱乐谱。 在音乐学习者选择视唱功能后，系统页面将呈现五线谱的大的分类，如单音的视唱、节奏的视唱、旋律的视唱等，音乐学习者可根据自己的情况来自由选择。 （二）在使用者视唱之前,提供标准音a 先解释一下标准音a。为解决合唱、合奏的定音、作曲的定调和乐器制造的音高校正等而制订的统一音高标准。现行的国际标准音高为1939年5月国际标准协会在伦敦通过的a1＝440赫兹，亦称“第一国际音高”或“音乐会音高”。a1即标准音a。 音乐学习者在学习视唱时，往往都是由指导教师用钢琴先弹标准音a，给音乐学习者提供一个辨音的依据，音乐学习者通过标准音a再根据音程构造来寻找所视乐谱的第一个音，然后进行视唱练习。 由此看来，音乐学习者在学习视唱时提供标准音a是很有必要的。所以本系统在音乐学习者视唱即将开始时提供标准音a。本系统的标准音a是音乐学习者点击“标准音a”这个按钮来发出的。因此音乐学习者可以自由的选择标准音的播放次数。 （三）视唱内容可包括音阶及旋律 视唱练习的重要内容有音阶和旋律等，通过练习音阶和旋律，音乐学习者可以很好地掌握视唱的技巧和规律，从而达到拿谱即唱的目的。因此很多学习音乐的人在练习视唱时都以大小调、五声音阶为基础练习内容。 本系统基于此需求，提供了音阶和旋律的视唱练习内容。音阶包括大小调、五声音阶等，音乐学习者课根据自己的情况自主的选择练习内容以及练习次数。比如音乐学习者想练习大小调，其可以用鼠标点击“大小调按钮”，然后系统会提供一个大小调的五线谱，音乐学习者听完标准音a后点击练习内容开始练习。 （四）提供实时的视唱校正 音乐学习者对视唱的校对有不同的要求，有的喜欢视自己唱完在看视唱的正确与否，有的喜欢实时的校对自己唱的是否正确。这种需求对本系统的设计提出了很高的要求，因为系统要同时提供这两种校对方式，其中最难的还是实时的校正。 在音乐学习者选择视唱后，选择其一个子按钮如单音的视唱，系统会提供单音视唱的五线谱，音乐学习者听完标准音a后，点击“开始”按钮，开始视唱，系统自动录音，练习者唱完一个单音后，系统会发出一个评判声音，根据此声音音乐学习者可知道自己唱的是否标准，是否唱高了或是否唱低了。另外系统还会同时提供一个指示灯，此指示显示灯红色表示唱的有误，显示绿色表示唱的正确。提供指示灯是为了满足有的音乐学习者不想听到提示音而设计的，音乐学习者可以根据自己的喜好在“设置”中设置自己的偏好。 二、乐器演奏评判 （一）能够提供丰富的五线谱乐谱 由于视唱和乐器演奏在音乐学习中有很大的相似性，两者都是音乐学习者看乐谱来演唱或演奏，只是演唱发出的是人声乐声，演奏发出的是乐器乐声。所以音乐学习者在练习乐器演奏时，对乐谱的需求同视唱是一样的。 本系统在乐器演奏功能中提供了与视唱一样的乐谱，音乐学习者在练习时可自由的选择，在此不再赘述。 （二）在使用者演奏之前，提供相应的节奏预备拍 音乐学习者在练习乐器演奏时，一般都是先自己弹几拍，找一下演奏的感觉，然后根据乐谱进行演奏。 本系统在设计时同样考虑到这个需求，在使用者演奏之前，系统可提供相应的节奏预备拍，让演奏者有固定的起始速度，然后进行演奏。 乐器演奏由于是要演奏一段乐曲，所以音乐学习者对实时校对要求不高。所以本系统提供了一个演奏结果选项，当使用者演奏结束后，可点击“演奏结果”按钮来显示自己的演奏正误，其中红色音符表示演奏错误，绿色音符表示正确。由于乐器演奏和视唱的功能实现以及在使用中有很大的相似性，所以对乐器演奏评判的介绍比较简短。 三、练耳 （一）单音练习 任何学习都是由易到难，音乐学习也一样。音乐学习者在最初学习音乐时，都是由学习辨别单音开始，经过长时间地训练后掌握所有的单音识别。单音的练耳是为以后的音程、和弦、节奏的辨别做准备。 鉴于此，本系统为音乐学习者提供了单音练耳功能。使用者点击“单音”后进入单音界面，系统会显示练习单音的选项，使用者可根据情况自主选择。在练习前，音乐学习者可以先点击“标准音a”来作为练习的参考。系统发出特定的单音，然后音乐学习者用鼠标选择此单音是哪个单音，系统显示音乐学习者选择的正误。 （二）音程的练习 音程的练习是在单音练习的基础上，辨别多音。一般音程的练习有二度、三度、四度和五度、六度等。掌握音程辨别有助于音乐学习者把握节奏。 本系统提供音程的练习功能。系统中练习的音程包括二度、三度、四度和五度、六度、七度、九度等，音乐学习者在练耳主界面点击“音程”，即可见到音程的练习选项。假如音乐学习者选择二度，然后系统会发出一个二度的音，有可能是大二度也有可能是小二度，然后音乐学习者选择是哪一个，最后系统显示正误。 （三）和弦的练习 本系统提供的和弦练习包括三和弦原位及转位、七和弦原位及转位。音乐学习者进入练耳主界面后选择“和弦”，然后可选择三和弦或七和弦，在练习前可以先单击“标准音a”作为练习的参考，然后点击“开始播放”，即可听到一个和弦音，音乐学习者听完后可以选择答案，系统给出评判结果。 （四）节奏的练习 节奏是构成乐曲旋律的基本元素，所以练耳中对于节奏的练习是必不可少的。 本系统提供的节奏练习分为简单的节奏练习和复杂的节奏练习。简单的节奏练习就是一次只放一个节奏型，让音乐学习者来选择此节奏型，然后系统给出评判结果。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本系统不仅提供了国外市场现有音乐软件单一的练耳功能，还创造性地实现了视唱学习和乐器演奏的实时校对，填补了国内空白。 基本思路是用计算机来模拟真人教师，辅导音乐学习者学习视唱练耳与乐器演奏评判等音乐基础课程。 作品的创新点是填补了教学辅助软件在视唱练耳和乐器演奏评判方面的空白。 单音基频的提取与比对；技术关键是对于音频的时域切割。 主要技术指标是能够识别人声和乐器的单音演奏；能够实现练耳的单音、音程、和弦、节奏等四项练习。
科学性、先进性
- 目前计算机语音识别在音乐的理论研究还处在起步阶段，只能从理论上识别单音，对于和弦的识别还未有突破。 目前市场上出现的音乐辅助教学软件都是仅仅关于练耳方面的，只有Auralia 具有部分视唱功能，但Auralia并不具有乐器演奏评判功能，而且都是国外的。并且练耳软件并未涉及计算机识别音乐的技术。本作品是基于音乐基础理论、计算机应用、数字信号处理等学科的交叉的应用，结合音乐学习教辅规律，通过自主的寻峰算法能够准确地提取出单音基频来实现系统的视唱与乐器演奏评判功能。
获奖情况及鉴定结果
- 暂无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 专利独家许可。
作品可展示的形式
- 现场演示和视频
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 视唱练耳与乐器演奏评判辅助教学系统不仅能提供市场现有音乐软件单一的练耳功能，而且能够实现视唱学习和乐器演奏的实时校对，填补了当前市场视唱和乐器演奏实时交互方面的空白。 该系统能够用于音乐学习者特别是初学者对于基础乐理知识和基本乐器演奏的理解与掌握，可以代替专业教师在视唱练耳和乐器演奏技术方面的指导工作，减轻教师的教学负担，为学习者提供一个更为自由的学习方式。 由于目前市场尚未出现与本系统类似的软件，所以在技术上具有领先性和独创性。随着社会的发展，越来越多的人加入了学习音乐的行列，本系统具有广阔的应用前景和巨大的市场价值。
同类课题研究水平概述
- 目前国际上对于计算机语音识别在音乐的理论研究还停留在单音上，对于计算机识别和弦还没有突破性进展。 在练耳方面，国内没有练耳软件。 在国外，有两款著名的练耳软件—EarMaster和GNU Solfege。这两款软件基本上都可以满足音乐学习者对练耳的需求，但是只能仅有练耳功能而没有视唱和乐器演奏评判功能。而在现实的音乐学习中，练耳和视唱是有着紧密联系的，因此单一的练耳软件还不能满足音乐学习者对学习基础音乐的需求。 视唱与乐器演奏评判方面。 在国内外并未出现乐器演奏评判的产品。 中央音乐学院副教授赵易山写有一本《视唱练耳》著作，书中提到了一款名叫Auralia的视唱与练耳软件，这款软件视唱功能单一，不具有实时的评判功能，不能实时的用五线谱显示学习者的演奏正确与否。且识别的正确率不高，另外还没有乐器演奏评判功能。国外，有一款软件CakeWalk。这款软件是通过MIDI设备来采集音乐的电信号，如通过MIDI来采集电吉他的演奏过程；CakeWalk有部分的乐器演奏评判功能，其评判原理是通过MIDI采集电信号，然后处理电信号，在与标准的乐谱比较，最后得出评判结果。但是对于非电乐器如钢琴、小提琴等，CakeWalk就无能为力了。 国内有些游戏涉及音乐节奏方面的练耳练习，但是这些游戏是娱乐性质的，并不是把音乐教学理论作为出发点。
