CN104680881A - 一种移动与在线音乐的教学方法 - Google Patents

Abstract

一种移动与在线音乐的教学方法，包括如下步骤：在服务器端的预存储的音准习题库中随机给出单音或多音；测试者根据听到的单音或多音，做相同音发声；在用户端根据预设的采样率采集用户音的音频信号；将音频信号转换为数字信号；在服务器端中将数字信号转换为声音文件波形图；获取与声音文件波形图相对应的标准频率波形图；将声音文件波形图与标准频率波形图进行叠加，并将叠加后的图形经过容错数据优化与对比处理后，发送到用户端显示。本发明通过直观的视觉效果给予学习者以展现音乐，使之通过图谱的形式，发现在音乐录入过程中的每一处差别，进而督促学习者进行改进，从而达到音乐教学的目的，本发明实现的方法简单，更适合大众普及的应用。

Description

一种移动与在线音乐的教学方法

技术领域

本发明属于利用计算机网络教学的技术领域，具体涉及一种移动与在线音乐的教学方法。

背景技术

目前的传统音乐或者声乐教学，想要知道一个学生的音准与听力是否有问题，必须依赖于有经验的老师，借助于钢琴或者吉他等等设备来辅助测试，才能得出相对可信的结论。以前我们在声乐教学中，判断一个学生发声演唱音准是否准确，是通过以下步骤：钢琴演奏几个音----学生试唱----老师评判----对错以老师最终的耳朵为准，只能凭借感观，大概判断对错，演唱者不能知道音准到底错没错，错了多少，老师也无法准确说明错误究竟有多大。

然而国外的melodyne，waves tune或者auto tune等，能够非常准确的识别音准的对错与差距多少，甚至能够检测出节奏误差，并能做出修改提高音准的准确度以及节奏的正确度。这些产品目前应用于全球的专业录音棚中，包括中国，作为大型录音工程软件的插件来使用，属于高端技术应用，由于国外软件相对复杂专业化的程序设计，实际结果表现过于精准与复杂化，所以仅能为专业歌手，专业录音棚工作服务，一般人，无法准确把握苛刻的标准与检测结果的含义，故并不完全适合普通群体使用，而无法借助于目前全新的互联网科技发展技术。最后KALAOK等产品仅仅给出评分，具体哪错了，评分的标准均未予以展现，使之使用者处于黑盒状态，不能够实现音乐的学习和改进。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种移动与在线音乐的教学方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种移动与在线音乐的教学方法，包括如下步骤：

S1，在服务器端的预存储的音准习题库中随机给出单音或多音；

S2，测试者根据听到的所述单音或所述多音，做相同音发声，作为用户音；在用户端根据预设的采样率采集所述用户音的音频信号；

S3，将所述音频信号发送到服务器端，并将所述音频信号转换为数字信号；

S4，在所述服务器端中将所述数字信号转换为声音文件波形图；

S5，在所述服务器端的预存储的音准库中，获取与所述声音文件波形图相对应的标准频率波形图；所述音准库中的标准频率波形图的频率和所述采样频率相同；

S6，将所述声音文件波形图与所述标准频率波形图进行叠加，并将叠加后的图形经过容错数据优化与对比处理后，发送到用户端显示。

优选的，S1中，所述音准习题库为采用12平均律的音准习题库；所述音准习题库中的音准采用国际通用的音分作为量化单位。

优选的，S2中，预设的采样率为440Hz或441Hz。

优选的，S3中，将所述音频信号转换为数字信号时，还对所述音频信号进行降噪、音量压缩平衡、量化和数据压缩处理。

优选的，S6中，将所述声音文件波形图与所述标准频率波形图进行叠加时，还进行容错处理；所述容错的范围具体为：

当获取人声单音音准时，则容错的范围为±20音分；

当获取人声多音音准时，则容错的范围为±15音分。

更加优选的，S6中，将所述声音文件波形图与所述标准频率波形图进行叠加时，还判定所述声音文件波形图是否与所述标准频率波形图一致；

若超出容错的范围，则认为不一致，予以错误显示；

若未超出容错的范围，则认为一致，予以正确显示。

进一步更加优选的，所述错误显示和所述正确显示的位置设有回播节点。

优选的，S6中，将所述声音文件波形图与所述标准频率波形图进行叠加具体为：基于国际标准12平均律进行叠加。

本发明的有益效果为：

本发明通过直观的视觉效果给予学习者以展现音乐，使之通过图谱的形式，发现在音乐录入过程中的每一处差别，进而督促学习者进行改进，从而达到音乐教学的目的，本发明实现的方法简单，更适合大众普及的应用。

附图说明

图1为本发明的流程结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

采用本发明的方法，首先需要在用户个人电脑联网并准备好声卡与麦克风，并在用户端预设置声音采样率与声音格式。然后用户正式联网开始接受测试，当用户选择音准测试时，在服务器端预存储的音准与习题库中，会随机发送用户附带节拍器演奏的单音或多音，用户收到信息后，在与节拍器同步的情况下，发声模仿发出相同的音，具体的实现过程如下：

一种移动与在线音乐的教学方法，包括如下步骤：

S1，在服务器端的预存储的音准习题库中随机给出单音或多音；音准习题库为采用12平均律的音准习题库；音准习题库中的音准采用国际通用的音分作为量化单位；

S2，测试者根据听到的单音或多音，做相同音发声，作为用户音；在用户端根据预设的采样率采集用户音的音频信号；预设的采样率为440Hz或441Hz；

S3，将音频信号发送到服务器端，并将音频信号转换为数字信号；将音频信号转换为数字信号时，还对音频信号进行降噪、音量压缩平衡、量化和数据压缩处理；对音频信号进行处理时，不影响人声测试录音信号的声源与音频本质，不会对音准测试结果产生任何额外不良效果与丝毫误差，仅为最后方便测试者对比分辨自身发音与标准音准之间的结果差异时，能对自身的发音音准有更加准确清晰的认知，以及节省数据传输的时间与流量，比如将大文件WAVE声音，压缩为更为方便传输的MP3等；

S4，在服务器端中将数字信号转换为声音文件波形图；

S5，在服务器端的预存储的音准库中，获取与声音文件波形图相对应的标准频率波形图；音准库中的标准频率波形图的频率和采样频率相同；

S6，将声音文件波形图与标准频率波形图进行叠加，并将叠加后的图形经过容错数据优化与对比处理后，发送到用户端显示。

在S6中，将声音文件波形图与标准频率波形图进行叠加具体为：基于国际标准12平均律进行叠加；将声音文件波形图与标准频率波形图进行叠加时，还进行容错处理；容错的范围具体为：

当获取人声单音音准时，则容错的范围为±20音分；

当获取人声多音音准时，则容错的范围为±15音分。

将声音文件波形图与标准频率波形图进行叠加时，还判定声音文件波形图是否与标准频率波形图一致；

若超出容错的范围，则认为不一致，予以错误显示；

若未超出容错的范围，则认为一致，予以正确显示。

错误显示和正确显示的位置设有回播节点。

容错标准举例说明：

1、适合普通测试学习者的容错标准：

在人声单音音准测试，单音与音准库中的标准采样音相差在20+-音分，人声多音音准测试中，单音在15+-音分时，自动修正误差，结果默认给予正确，传送至用户端的图形结果对比，与标准样音不存在差异，适用于普通音乐爱好者教学训练。

2、适合于专业测试学习者的容错标准：

测试者人声单音与服务器音准库中标准样音相差在10+-音分时,人声多音音准测试中，人声单音与服务器音准库中标准样音相差在5+-音分时，自动修正，默认为正确，传送至用户端的图形结果对比，与标准样音不存在差异，适用于专业音乐学习者教学训练,(1.适合普通测试学习者，若误差达到或超过50音分，就是半音误差，如音乐中的3和4,7和1，两者之间相差就是50音分，实际单音听感测试中，测试单音与标准音库中的采样单音相差20音分以内，普通测试者根本听不出区别，达到标准的普通测试者，未来也能够更好的从事实际音乐方面的工作，从教学经验来看，音准对错标准若设置过高，会导致普通测试者过于失望自身的音准水平，毕竟人声不是乐器，是不可稳定在标准音上的，结果展现的错误过多，会导致学习者太多悲观情绪产生，失去自信，失去对声乐学习的兴趣，不利于以后音乐方面的发展)。

2.适合于专业音乐学习者，经过长期声音训练者，对音准要求较高，耳朵敏锐，对自身要求极为苛刻，愿意挑战极限，并对声音音准稳定性有极高要求的，实际测试中，测试单音与音准库的采样单音相差10音分以内，专业音乐人其实也分辨不出有何具体区别。

国际公认的采样频率441KZ为标准中心采样，它采集代表的就是音乐中标准C调的A音(简谱1234567中的6音)，作为标准的音准库样音采样，其他所有音，全部以国际公认的12平均律做为主参考，以现实生活中，钢琴，吉他的真实采样为辅助参考。国际标准音规定，钢琴的a1(小字一组的a音，对应钢琴键是49A)的频率是为440Hz(440Hz是10或20年前通用的标准，随着数字音乐的进步与到来，目前国际上音乐行业通用标准绝大部分已经采用为441Hz，特殊情况如正式的交响乐校音的基本a1的频率往往不是440Hz，也不是441，而是为了让音乐更为明亮，交响乐的基准频率一般会倾向于提高至442Hz左右。)；又规定每相邻半音的频率比值为2^(1/12)≈1.059463，(解释：这表示“2的12分之一次方”)，根据这规定，就可以得出钢琴上每一个琴键音的频率。如与a1右边相邻#a1的频率是440×1.059463＝466.16372Hz；再往上，b1的频率是493.088321Hz；c2的频率是523.25099......同理，与a1左边相邻的#g1的频率是440÷1.059463＝415.030473Hz.....这种定音的方式就是“12平均律”。

比如钢琴上每相邻的两个琴键(黑白都算)的频率的差别，音乐上即为半音。比如说C和#C相差半音，C和D相差两个半音(或曰一个全音)，以此类推。如果B再往上升半音，会发现这个音的频率刚好是C的两倍，而在音乐上称为一个八度，这两个音听起来“很相象”。用小写的c来表示它，依次有#c,d……再往上走可以用c1……，c2……来表示，而往下走可以用大写的C1……，C2……来表示。

12平均律解释：12平均律是纯理论，国际上通过44.1采样得到的只是最标准的样音6音，在此基础上推导出高或低8度的6音，最后在相距8度的两个6音之间，做平均12等分，得到其他123457音，而现实生活中，每种器乐、每个样音的调试采集，都或多或少存在-5音分～+5音分的误差，并且完全按照12平均律制成的乐器，也存在一定和声频率打架，不协调问题，这牵扯到更为复杂的音高定律法则问题，在中国，由于独有的民乐存在，实际上民乐就拥有自行的另一套标准，虽然能被12平均律所包容，但依然还是有一定的差异，就如同真正钢琴或吉他音律调音时，12平均律也仅仅是一个理论参考，因为人们做不到完全正确，这也是我们为人声测试设置容错范围的一项重要依据，作为人声音准测试，我们选择采用12平均律作为音准库样音音频采样的第一指标，将实际钢琴、吉他演奏中的样音采样频率，作为第二指标给予参考，毕竟最终人声是要与真实器乐搭配合作的。理论上来说，所有乐器的音准只需要用12平均律的校验仪器来校准就可以。但是实践证明，12平均律仅仅在中低频率适用于人对音阶感觉，当频率较高时(往往大于1500Hz)，人感觉上的音阶较实际计算的12平均律偏高，所以乐器的调音师是不可被仪器替代的。为了声音的协和，实际上钢琴各个键的音高也并不是严格按照12平均律来调音的，在中音区，严格按照12平均律来调音；在高音区，倾向于五度相生律，即半音变小；在低音区，倾向于纯律，半音变宽(音程的大小也就是两个音高的比值，从钢琴的调音曲线上看，高音区音高偏高，低音区偏低，这是为了使声音协和，高音半音减小，低音半音增大，分数的分子和分母同时增大或较小，会引起比值减小或增大，引起半音发生变化，从物理意义上说，主要是琴弦两端的约束造成的)。

通过本发明采用12平均律为主参考、采样率采用行业标准，以44.1KHZ16BIT,半音50音分，全音是100音分，这是全球公认的标准；将音准标准误差控制在到5+-音分，达到专业录音检测标准，将人声音准测试技术，转化成为专业与非专业音乐人士信赖的产品；试唱声音采样存储转化为可视化的信号,将正确信号的播放与学习者信号的回放，在图表中进行展示，给予学习者作为试听练耳专业重要参考要素；本发明结果反馈，交互功能的实现时实现全新试听练耳模式的建立与正确操作训练，操作的方便性与简易性；本发明操作简单，适用于普通大众，能够应用于专业教学，而且准确度高；本发明产品收集了国际标准音，以此判断人声对错，准确度高，还可以准确的控制测音准速度。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种移动与在线音乐的教学方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，在服务器端的预存储的音准习题库中随机给出单音或多音；

S2，测试者根据听到的所述单音或所述多音，做相同音发声，作为用户音；在用户端根据预设的采样率采集所述用户音的音频信号；

S3，将所述音频信号发送到服务器端，并将所述音频信号转换为数字信号；

S4，在所述服务器端中将所述数字信号转换为声音文件波形图；

S5，在所述服务器端的预存储的音准库中，获取与所述声音文件波形图相对应的标准频率波形图；所述音准库中的标准频率波形图的频率和所述采样频率相同；

S6，将所述声音文件波形图与所述标准频率波形图进行叠加，并将叠加后的图形经过容错数据优化与对比处理后，发送到用户端显示。

2.根据权利要求1所述的移动与在线音乐的教学方法，其特征在于：S1中，所述音准习题库为采用12平均律的音准习题库；所述音准习题库中的音准采用国际通用的音分作为量化单位。

3.根据权利要求1所述的移动与在线音乐的教学方法，其特征在于：S2中，预设的采样率为440Hz或441Hz。

4.根据权利要求1所述的移动与在线音乐的教学方法，其特征在于：S3中，将所述音频信号转换为数字信号时，还对所述音频信号进行降噪、音量压缩平衡、量化和数据压缩处理。

5.根据权利要求1所述的移动与在线音乐的教学方法，其特征在于：S6中，将所述声音文件波形图与所述标准频率波形图进行叠加时，还进行容错处理；所述容错的范围具体为：

当获取人声单音音准时，则容错的范围为±20音分；

当获取人声多音音准时，则容错的范围为±15音分。

6.根据权利要求5所述的移动与在线音乐的教学方法，其特征在于：S6中，将所述声音文件波形图与所述标准频率波形图进行叠加时，还判定所述声音文件波形图是否与所述标准频率波形图一致；

若超出容错的范围，则认为不一致，予以错误显示；

若未超出容错的范围，则认为一致，予以正确显示。

7.根据权利要求6所述的移动与在线音乐的教学方法，其特征在于：所述错误显示和所述正确显示的位置设有回播的节点。

8.根据权利要求1所述的移动与在线音乐的教学方法，其特征在于，S6中，将所述声音文件波形图与所述标准频率波形图进行叠加具体为：基于国际标准12平均律进行叠加。