CN106228965A - 一种基于音频识别的乐器教学辅助方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于音频识别的乐器教学辅助方法，包括如下步骤：S1：根据音高与音频一一对应的关系，预设正确演奏数据库；S2：通过话筒来拾取乐器实时演奏的乐音；S3：对拾取的乐音的演奏音符端点进行实时检测，计算出演奏音符的实际音高，并进行单音分隔，计算演奏音符的时长，完成时值检测；S4：根据实际音高计算与其对应的实际音频，并将实际音频和时值与预设的正确演奏数据库进行匹配，计算匹配度并输出;S5：返回步骤S1。本发明通过软件辅助教学，通过计算机软件直接来评定学生演奏水平，并能实时给出评分反馈。

Description

一种基于音频识别的乐器教学辅助方法
技术领域
本发明涉及计算机软件应用领域，尤其涉及的是一种基于音频识别的乐器教学辅助方法。
背景技术
现有技术中，乐器的教学一般都是通过老师直接进行教学，每个老师都有其不同的教学方法，由于老师水平等级不一样，其教学标准也不一样，如此，对学生的教学没有一个标准的评定。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一通过软件辅助教学，通过计算机软件直接来评定学生演奏水平，并能实时给出评分反馈的基于音频识别的乐器教学辅助方法。
本发明的技术方案如下：一种基于音频识别的乐器教学辅助方法，包括如下步骤：S1：根据音高与音频一一对应的关系，预设正确演奏数据库；S2： 通过话筒来拾取乐器实时演奏的乐音；S3：对拾取的乐音的演奏音符端点进行实时检测，计算出演奏音符的实际音高，并进行单音分隔，计算演奏音符的时长，完成时值检测；S4：根据实际音高计算与其对应的实际音频，并将实际音频和时值与预设的正确演奏数据库进行匹配，计算匹配度并输出;S5：返回步骤S1。
应用于上述技术方案，所述的乐器教学辅助方法中，步骤S1中，在预设正确演奏数据库时，每首乐曲都根据伴奏音乐预设好进入时间和正确的演奏数据。
应用于各个上述技术方案，所述的乐器教学辅助方法中，步骤S1中：在预设正确的演奏数据库时，是通过麦克风拾取正确的演奏音乐信号，音乐信号经数字低通滤波器滤波后，通过快速傅立叶变换FFT得到正确的音高，根据音高与音频的对应关系，得到正确的音频数据。
应用于各个上述技术方案，所述的乐器教学辅助方法中，步骤S1中：在预设正确的演奏数据库之前，还先对器乐演奏出的各音乐信号进行基音频率分析，以得到的基音频率为参数设计数字低通滤波器。
应用于各个上述技术方案，所述的乐器教学辅助方法中，步骤S4中：将实际音频和时值与预设的正确演奏数据库进行匹配时，是通过音符和音名映射，从预设正确演奏数据库找到对应的乐曲，然后进行计算匹配度并输出。
应用于各个上述技术方案，所述的乐器教学辅助方法中，步骤S2之后，还执行步骤S21：还对拾取的乐器实时演奏的乐音进行消噪音处理。
应用于各个上述技术方案，所述的乐器教学辅助方法中，步骤S4中，在计算匹配度并输出之后，还给予演奏者角色反应、演奏得分的相应视觉反馈。
采用上述方案，本发明通过拾取实时的演奏的乐音，通过计算得到其实际音高和时值，并通过预存的正确的音高和时值进行匹配，从而输出匹配结果，通过匹配度来直接来评定学生演奏水平，并可以根据匹配度实时给出评分反馈，通过同意标准，使用效果好。
附图说明
图1为现有技术音高与音频对应关系表格图；
图2为本发明的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
本实施例提供了一种基于音频识别的乐器教学辅助方法，乐器教学辅助方法包括如下步骤：首先是步骤S1：根据音高与音频一一对应的关系，预设正确演奏数据库，其中，可以通过处理芯片的计算机软件预设正确的演奏数据，并通过存储模块进行存储；其中，音高与频率有一一对应的关系，如图1所示为音高的音名与频率的对应关系。音乐信号的音高识别，其实质就是音乐信号的基音频率的检测。音乐信号的音高的识别就是检测信号的基音。计算机先对器乐演奏出的各音高乐音信号进行基音频率分析，然后以得到的基音频率为参数设计数字低通滤波器。音乐信号经滤波器滤波后，滤除了高频分量，相当于减小了音乐信号的频宽，排除了谐波成分的干扰。在此基础上通过快速傅立叶变换FFT就可得到准确的音高。
在预设正确演奏数据库时，存储的正确演奏数据可以包括各个乐曲的音高对应的正确的音频数据、以及对应的正确的时值数据，其中，时值指的是两个单音的两个开始点之间的时长就是前一个音符的时值。
如此，步骤S1中：在预设正确的演奏数据库之前，还先对器乐演奏出的各音乐信号进行基音频率分析，以得到的基音频率为参数设计数字低通滤波器。然后，在预设正确的演奏数据库时，可以先通过麦克风拾取正确的演奏音乐信号，音乐信号经数字低通滤波器滤波后，通过快速傅立叶变换FFT得到正确的音高，根据音高与音频的对应关系，得到正确的音频数据。并且，在预设正确演奏数据库时，每首乐曲都根据伴奏音乐预设好进入时间和正确的演奏数据；如此，可以更好的计算其匹配度，判断准确率更高。
在预存好正确的演奏数据之后，通过步骤S2： 即通过话筒来拾取乐器实时演奏的乐音，即演奏者在演奏时，通过话筒拾取学员实时演奏的音乐，并将音乐发送传输到设置的处理芯片进行处理，处理芯片通过其内部计算机软件进行处理。
在拾取实时演奏的音乐之后，然后，步骤S3：通过计算机软件对拾取的乐音的演奏音符端点进行实时检测，计算出演奏音符的实际音高，并进行单音分隔，计算演奏音符的时长，完成时值检测；把单音的端点按起止点位置依次计算，现单音分隔。两个开始点之间的时长就是前一个音符的时值，完成时值检测。
最后，步骤S4：根据实际音高计算与其对应的实际音频，并将实际音频和时值与预设的正确演奏数据库进行匹配，计算匹配度并输出；其中，在将实际音频和时值与预设的正确演奏数据库进行匹配时，是通过音符和音名映射，从而在预设正确演奏数据库找到对应的乐曲，根据对应乐曲的预存的正确音频和时值，进行计算匹配度并输出；并且，在输出时，可以通过输出匹配百分比进行输出，或者，在在计算匹配度并输出之后，还给予演奏者角色反应、演奏得分的相应视觉反馈，如此，视觉上更加直观，从而可以直观的判断演奏者水平，以及其不足之处，辅助教学效果更好。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于音频识别的乐器教学辅助方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：根据音高与音频一一对应的关系，预设正确演奏数据库；
S2： 通过话筒来拾取乐器实时演奏的乐音；
S3：对拾取的乐音的演奏音符端点进行实时检测，计算出演奏音符的实际音高，并进行单音分隔，计算演奏音符的时长，完成时值检测；
S4：根据实际音高计算与其对应的实际音频，并将实际音频和时值与预设的正确演奏数据库进行匹配，计算匹配度并输出；
S5：返回步骤S1。
2.根据权利要求1所述的乐器教学辅助方法，其特征在于，步骤S1中，在预设正确演奏数据库时，每首乐曲都根据伴奏音乐预设好进入时间和正确的演奏数据。
3.根据权利要求1所述的乐器教学辅助方法，其特征在于，步骤S1中：在预设正确的演奏数据库时，是通过麦克风拾取正确的演奏音乐信号，音乐信号经数字低通滤波器滤波后，通过快速傅立叶变换FFT得到正确的音高，根据音高与音频的对应关系，得到正确的音频数据。
4.根据权利要求3所述的乐器教学辅助方法，其特征在于，步骤S1中：在预设正确的演奏数据库之前，还先对器乐演奏出的各音乐信号进行基音频率分析，以得到的基音频率为参数设计数字低通滤波器。
5.根据权利要求1所述的乐器教学辅助方法，其特征在于，步骤S4中：将实际音频和时值与预设的正确演奏数据库进行匹配时，是通过音符和音名映射，从预设正确演奏数据库找到对应的乐曲，然后进行计算匹配度并输出。
6.根据权利要求1所述的乐器教学辅助方法，其特征在于，步骤S2之后，还执行步骤S21：还对拾取的乐器实时演奏的乐音进行消噪音处理。
7.根据权利要求1所述的乐器教学辅助方法，其特征在于，步骤S4中，在计算匹配度并输出之后，还给予演奏者角色反应、演奏得分的相应视觉反馈。
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