CN101739864B - 帮助学生右脑记忆的运动型音乐伴奏终端和处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种帮助学生右脑记忆的运动型音乐伴奏终端和处理方法，按节拍将每个有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件的完整波形数据序列按照音乐节奏分割成多个子波形数据序列，再采集学生发声的语音节奏电信号或者运动过程中的动作节奏电信号，顺序对应每一个语音或者动作节奏电信号依次播出每个子波形数据序列的音乐或语音文件。本发明与现行的“超级学习法”相比，能使学习和音乐有较紧密的互动性，更能有效的提高学习效果；而运动节奏的采用又使学习、运动和音乐三者紧密结合和互动，进一步使得“超级学习法”上了一个台阶。

Description

帮助学生右脑记忆的运动型音乐伴奏终端和处理方法

技术领域

本发明涉及本实用新型涉及人们学习和娱乐用具领域，具体涉及一种帮助学生右脑记忆的运动型音乐伴奏移动终端和处理方法。

背景技术

在教学领域，科学家认为右脑的记忆能力要远远大于左脑的记忆能力，但是实际的学习过程又是以左脑为主的，而右脑基本上在闲置着，这是因为左脑分工为主持语言、逻辑和概念，而右脑分工是偏重音乐、形象和情感，如果利用音乐在学习过程中调动右脑也活跃起来，那么将极大地提高学习效率。保佳利亚心理学家罗扎诺夫在这方面就取得了很大的成功，这在《学习的革命》一书中有详尽的介绍，人们称这种方法为“超级学习法”，所谓超级学习法其实很简单，就是在学习的过程中，播放韵律优美、节奏舒缓的背景音乐，例如古典巴洛克音乐，很多学生都有体会，在读书、背外语单词的同时伴奏巴洛克音乐，的确有助于提高记忆力，对所学内容起到加深和巩固的神奇效果。

问题是这种方法存在着学习与音乐没有关联性，也就是说音乐是音乐，学习是学习，两者没有互动性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种帮助学生右脑记忆的运动型音乐伴奏终端和处理方法，创造一种装置和方法，使得学习与音乐有较紧密的互动性，使音乐真正地为学习而伴奏。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种帮助学生右脑记忆的运动型音乐伴奏处理方法，其特征在于：按节拍将每个有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件的完整波形数据序列按照音乐节奏分割成多个子波形数据序列，再采集学生发声的语音节奏电信号或者运动过程中的动作节奏电信号，顺序对应每一个语音或者动作节奏电信号依次播出每个子波形数据序列的音乐或语音文件。

所述的帮助学生右脑记忆的运动型音乐伴奏处理方法，其特征在于具体包括以下步骤：

(1)、存储一个或一个以上有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件；

(2)、按节拍将每个有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件的完整波形数据序列按照音乐节奏分割成多个子波形数据序列，从而形成并存储新的带分割符号的音频文件；

(3)、采集学生读书时的语音节奏电信号或运动过程中的动作节奏电信号；

(4)、计算所采集学生的语音节奏电信号或运动过程中的动作节奏电信号发生的平均速度；

(5)、对应于每一个语音节奏电信号或动作节奏电信号，依次顺序提取所存储的各个有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件的子波形数据序列；

(6)、按照与所述语音节奏电信号或动作节奏电信号平均发生速度相匹配的速率一一提取所述音乐文件(或语音文件)的子波形数据序列与学生的语音节奏电信号(或动作节奏电信号)进行叠加播放；

(7)、如果声音节奏电信号或者运动过程中的动作节奏电信号停止，则叠加播放也即停止。

所述的提高学生右脑记忆力的音乐伴奏方法，其特征在于：按节拍将每个有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件的完整波形数据序列按照音乐节奏分割成多个子波形数据序列，具体步骤为：

(1)、播放有旋律的音乐文件，人工聆听音乐节奏，根据所播放的音乐文件节奏轻轻打拍子；

(2)、采集手打拍子的信号并将其处理成一个节奏电脉冲信号；

(3)、在音乐文件的每一个节奏的即时位置上分别插入对应的节奏电脉冲信号作为分割符号；

(4)、在音乐文件播放结束后，在FLASH闪存中存储带分割符号的音乐文件作为用于叠加播放的伴奏音乐文件。

所述的提高学生右脑记忆力的音乐伴奏方法，其特征在于：采用软件分析法对所述的音乐文件进行分割，通过低频带通数字滤波，提取音乐文件节奏的特征信息发生的位置，并在音乐文件相应节奏的特征信息发生的位置插入分割符号。

所述的提高学生右脑记忆力的音乐伴奏方法，其特征在于：采用硬件分析法对所述的音乐文件进行分割，设置低频的带通滤波器和施密特触发器，使音乐文件的每个节奏产生一个电脉冲信号作为一个分割符号，并且在音乐文件节奏的即时位置插入对应的分割符号。

所述的提高学生右脑记忆力的音乐伴奏方法，其特征在于：在不改变原有音乐文件的前提下，产生一个分割文件，所述的分割文件第一个数据是0，后续数据是前一音乐文件节奏到后一音乐文件节奏之间所含有音乐数据的个数。

一种帮助学生右脑记忆的运动型音乐伴奏移动终端，包括有微处理器、FLASH闪存、解码器、音频输出电路、耳机、USB接口和液晶显示与键盘操作系统；其特征在于还包含有声音传感器和声音节奏检测模块、运动传感器和运动节奏检测模块。

本发明的有益效果：

本发明与现行的“超级学习法”相比，能使学习和音乐有较紧密的互动性，更能有效的提高学习效果；而运动节奏的采用又使学习、运动和音乐三者紧密结合和互动，进一步使得“超级学习法”上了一个台阶。

本发明除了用学习过程，还可以用于运动或与娱乐得过程中，例如散步、跑步、跳舞和保健按摩等等。

附图说明

图1为本发明的移动终端结构原理图。

图2为本发明音乐文件手工分割法示意图。

图3为本发明音乐文件软件分析法流程图。

图4为本发明音乐文件硬件分割法硬件电路框图。

图5为本发明音乐分割说明文件结构图。

图6为本发明朗读时音乐伴奏方法示意图。

图7为本发明语音型音乐文件的形成方法示意图。

图8为本发明运动、学习和音乐三位一体应用方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明各步骤的实施方法作进一步说明：

参见图1，是本发明的一个实施例即：帮助学生右脑记忆的运动型音乐伴奏的移动终端。它包括有微处理器111、FLASH闪存106、解码器112、音频输出电路109、耳机108、USB接口113和液晶显示与键盘操作系统107、114；其特征在于还包含有声音传感器101和声音节奏检测模块102；运动传感器104和运动节奏检测模块105；音乐播放的硬件节奏分析模块110；

声音传感器是拾音头101、它产生的音频信号一路由放大电路103进行信号放大和滤波，再由微处理器内部AD转换器将音频信号的模拟信号转换成数字信号后，再存储到微处理器的内存中；声音传感器101产生的音频信号另一路送入声音节奏处理电路102，它产生对应于每一个声音节奏的脉冲电信号送入微处理器111。这种节奏是人们在读书的时候有意识地形成，例如读“desk，march，small……”或“锄---禾---日---当---午……”。这种情况下，不使用运动传感器产生节奏信号；

运动传感器是指运动传感器104，它可以选择压电传感器、角度传感器或加速度传感器；运动传感器104所产生的信号要经过运动节奏检测电路105的放大、整形和分析处理，再送入微处理器111。运动传感器采集的是散步、跑步、跳舞和保健按摩等运动方式的节律而产生电脉冲信号，这种情况下，不使用声音传感器和声音节奏处理电路102产生节奏信号；

音乐播放的硬件节奏分析模块110由音乐播放电路、低频点带通滤波器、施密特触发器、微处理器111和FLASH闪存106组成；微处理器111发出指令，调出FLASH闪存106中存储的音乐文件，并由音乐播放电路输出，分别经过低频点带通滤波器电路电路和施密特触发器电路滤波、整形后得到音乐文件的节奏点。该节奏点是用于对将要播颂的音乐文件进行自动分割，后文中还要对此作进一步描述。

已准备的音乐文件存放于FLASH闪存106中，按节拍将每个有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件的完整波形数据序列按照音乐节奏分割成多个子波形数据序列，再采集学生发声的语音节奏电信号或者运动过程中的动作节奏电信号，顺序对应每一个语音或者动作节奏电信号依次播出每个子波形数据序列的音乐或语音文件，最后送入音频输出装置109和通过耳机108反馈给学生。

本实施例的应用具体包括以下步骤：

(1)、存储一个或一个以上有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件；

(2)、按节拍将每个有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件的完整波形数据序列按照音乐节奏分割成多个子波形数据序列，从而形成并存储新的带分割符号的音频文件；

(3)、采集学生读书时的语音节奏电信号或运动过程中的动作节奏电信号；

(4)、计算所采集学生的语音节奏电信号或运动过程中的动作节奏电信号发生的平均速度；

(5)、对应于每一个语音节奏电信号或动作节奏电信号，依次顺序提取所存储的各个有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件的子波形数据序列；

(6)、按照与所述语音节奏电信号或动作节奏电信号平均发生速度相匹配的速率一一提取所述音乐文件(或语音文件)的子波形数据序列与学生的语音节奏电信号(或动作节奏电信号)进行叠加播放；

(7)、如果声音节奏电信号或者运动过程中的动作节奏电信号停止，则叠加播放也即停止。

上述具体步骤的关键在于对音乐文件进行分割。

用于伴奏学习的音乐文件，如果采用MIDI格式的，则不需要进行音乐文件分割，可根据MIDI流节拍时长字节直接区分节奏的变化，但当今的主体流行的不是MIDI音乐文件，而是MP3格式的和WMA格式的压缩式音乐文件，这类音乐文件没有节奏的描述性符号，只能采用新的方法来分析节奏的位置。

参见图2，首先用音乐播放模块201播放存于FLASH闪存203中音乐文件，学生用耳机202仔细聆听所播音乐的节奏，同时用于轻打拍子按压传感器205，所产生的信号通过节奏分析模块206使打一拍子产生一个脉冲电信号送给微处理器204，微处理器204向正在播放音乐文件中插入一个分割符号，该分割符号对于WAV格式文件可以用0FFFFH表示，但音乐的采样数据如果也有0FFFFH的数据，则将其改成0FFFEH以示区别；对于MP3文件格式或者WMA文件格式可以将其转换成WAV文件格式后再进行节奏分割，手工分割法可以在便携移动终端中进行，所用的传感器205可以是压电式传感器、微动开关或加速度传感器；手工分割法也可以在电脑上进行，这时传感器205可以用键盘上的一个键来代替，分割完成以后就可以形成了为学习或娱乐提供了一个有节奏分割符号的新音乐文件。该音乐文件的分割方法总结如下：

按节拍将每个有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件的完整波形数据序列按照音乐节奏分割成多个子波形数据序列，具体步骤为：

(1)、播放有旋律的音乐文件，人工聆听音乐节奏，根据所播放的音乐文件节奏轻轻打拍子；

(2)、采集手打拍子的信号并将其处理成一个节奏电脉冲信号；

(3)、在音乐文件的每一个节奏的即时位置上分别插入对应的节奏电脉冲信号作为分割符号；

(4)、在音乐文件播放结束后，在FLASH闪存中存储带分割符号的音乐文件作为用于叠加播放的伴奏音乐文件。

参见图3，在电脑上还可以软件分割法对伴奏音乐文件进行分割；首先通过音乐文件格式转换模块301将MP3格式或WMA格式文件转换成WAV格式文件，WAV格式是离散的采样数据，应用软件很容易通过数字滤波分析模块302进行低频区(50HZ～100HZ)带通滤波，节奏特征是打击型(例如鼓声)低频波，且出现是每分钟50次到100次范围，据此特征，通过提取节奏特征的模块303可提取节奏产生的位置点，在此位置上，通过置入分割符号模块304插入一个分割符号、音乐文件分析过程未结束返回到数字滤波模块302继续分析，分析过程结束后通过新文件模块305存储，形成一个带分割符号的新伴奏音乐文件。简言之：采用软件分析法对所述的音乐文件进行分割，是通过低频带通数字滤波，提取音乐文件节奏的特征信息发生的位置，并在音乐文件相应节奏的特征信息发生的位置插入分割符号。所形成的带分割符号的新伴奏音乐文件可以通过图1USB接口113下载到FLASH闪存中备用。

对于节奏感比较强的音乐文件可以在图1所示的运动型音乐伴奏终端利用硬件分割法进行分割，具体方法参见图4，首先通过音乐文件播放模块401播放音乐产生声音波形，送给低频带通滤波器402进行滤波，再经过施密特触发器模块403形成对节奏脉冲信号给微处理器405，微处理器405在音乐文件的即时位置上插入一个分割符号，并最后形成一个带分割符号的新伴奏音乐文件存放到FLASH闪存404中。

上述的三种分割方法，都是需要对音乐文件加入分割符号而形成一个新文件，这加大了FLASH闪存的使用量，为了节省FLASH闪存的使用，可以采用附加一个分割文件的方法。具体方法参见图5：音乐文件每三个字节为一组，000000H为第一组，第二组数据是第一个节奏产生时一个声道所播放离散音乐数据的个数，例如00AC4FH，前后节奏间隔中播放了44100个单声道数据，拍子时长为1秒；第三组数据是第二个节奏产生时该声道又播放了音乐数据的个数，例如00AC51H，以此类推，直至音乐文件播放完毕，形成一个HEX格式的附加音乐分割文件，而原音乐文件保持原状不变。在按运动节奏播放伴奏音乐文件的时候，循序取一组该HEX文件的数据作为计数值，播放一个伴奏音乐文件的数据，该计数值就减一，如此进行直至该计数值减为0，再取下一组该HEX文件的数据作为计数值，进行新一段节奏音乐的伴奏播放。

下面结合图6、图7、图8说明本发明的应用方式。

参见图6，FLASH闪存607中已经存放了所述带分割文件或带分割符号的伴奏音乐文件，学生朗读按自己的均匀节奏进行，其声音为拾音器601检测后分成两路，一路通过放大电路601和AD转换电路形成数字信号给微处理器606，另一路通过节奏处理电路603形成的电脉冲信号也送给微处理器606，微处理器606按节奏脉冲信号产生的平均速度计算出相匹配的音乐播放速度，再从FLASH闪存607中按分割符号或分割文件取出音乐文件的数据，并将该数据与放大电路602和AD转换电路形成的声音数据叠加后，送给音频输出装置604，最后通过耳机605产生声音以后再反馈给学生的双耳。

参见图7，学生按节奏朗读课文或单词还可以形成自己的语音型音乐文件，学生对着拾音头701进行节奏式朗读，其声音信号传给放大电路702进行放大和AD转换后得到离散的数字声音数据给微处理器708，学生一边朗读的同时，还一边打拍子使运动传感器703产生电信号到节奏处理电路704，形成电脉冲信号也传给微处理器708，从而为正在形成的语音型音乐文件插入一个分割符号或者产生所述的分割文件一组数据，这既是生成语音型音乐文件的一个过程，也是一次学习的过程，所以还可以从FLASH闪存707中取得伴奏音乐数据与正在形成的语音型音乐文件进行叠加再经过音频输出装置705和耳机706反馈给学生的双耳，学生完成一篇语音朗读任务后，最后就形成了带节奏分割的语音型音乐文件，这个语音型音乐文件为下一步的运动、复习和音乐三位一体的学习方法提供了基础。

参见图8，FLASH闪存803中存有多个伴奏型音乐文件和语音型文件，学生可以选择所要听的文件以备调用，在散步、快走、慢跑或跳舞时打开移动终端相应功能键，将通过传感器801产生电信号传给节奏处理电路802获得节奏电脉冲信号给微处理器806，微处理器计算出节奏发生速度后，依据脉冲发生的时间与顺序从FLASH闪存模块803中取出语音型音乐文件和一个以上的伴奏型音乐文件进行叠加运算，按所平均节奏发生速度相匹配的速率通过音频输出装置805和耳机806播放混合的声波，以散步或者快步走为例来说，这种方法产生的效果是：每走一步听到一个单词输出，并且还能听到与步阀节奏密切吻合而连贯的优美轻音乐的伴奏，学生将在非常愉悦的心情下在运动中全身心地投入趣味性学习之中。

本发明的实施例还有许多变化，图1所示的实施例可以方便地将计步器的功能加入进来；从结构形式上讲，本发明的终端还可以嵌入到手机中去，为手机增加一项新功能，也可以与便携式音视频播放机、复读机、电子词典工具结合为一体等等；从用途方面，本发明不仅可以用于学生的学习和复习，还可用于成人的体育锻炼、娱乐、按摩医疗等。

Claims (1)

1.一种帮助学生右脑记忆的运动型音乐伴奏处理方法，其特征在于：按节拍将每个有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件的完整波形数据序列按照音乐节奏分割成多个子波形数据序列，再采集学生发声的语音节奏电信号或者运动过程中的动作节奏电信号，顺序对应每一个语音或者动作节奏电信号依次播出每个子波形数据序列的音乐或语音文件；具体包括以下步骤：

(1)、存储一个或一个以上有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件；

(2)、按节拍将每个有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件的完整波形数据序列按照音乐节奏分割成多个子波形数据序列，从而形成并存储新的带分割符号的音频文件；

(3)、采集学生读书时的语音节奏电信号或运动过程中的动作节奏电信号；

(4)、计算所采集学生的语音节奏电信号或运动过程中的动作节奏电信号发生的平均速度；

(5)、对应于每一个语音节奏电信号或动作节奏电信号，依次顺序提取所存储的各个有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件的子波形数据序列；

(6)、按照与所述语音节奏电信号平均发生速度相匹配的速率一一提取所述音乐文件的子波形数据序列与学生的语音节奏电信号进行叠加播放或者提取所述语音文件和一个以上的音乐文件进行叠加运算后，按照与所述动作节奏电信号平均发生速度相匹配的速率输出；

(7)、如果语音节奏电信号或者运动过程中的动作节奏电信号停止，则叠加播放也即停止；

所述的按节拍将每个有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件的完整波形数据序列按照音乐节奏分割成多个子波形数据序列，具体步骤为：

(1)、播放有旋律的音乐文件或有节奏感的语音文件，人工聆听音乐节奏，根据所播放的音乐文件节奏轻轻打拍子；

(2)、采集手打拍子的信号并将其处理成一个节奏电脉冲信号；

(3)、在音乐文件或语音文件的每一个节奏的即时位置上分别插入对应的节奏电脉冲信号作为分割符号；

(4)、在音乐文件或语音文件播放结束后，在FLASH闪存中存储带分割符号的音乐文件或语音文件作为用于叠加播放的伴奏音乐文件。

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