CN107103912A - 一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于演唱演奏评分领域，尤其是一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统，针对现有的唱歌评分只适合于娱乐用途，无法适用严谨的教学与考评的问题，现提出如下方案，其包括学生唱奏文件读取模块、噪声杂音过滤模块、频率整理分段解析模块、对应音调序列生成模块、乐谱读取模块、音符序列化模块、音调节拍时值生成模块、音调对比模块、评分评语和细节生成模块，本发明的评分速度快，而且可以实时统计分析学生的唱奏水平，更加精确，避免了原音里乐器伴唱等干扰，评判严谨科学，并且针对教学实际情况做出对应处理，更适合严谨的教学与考评，结构简单，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及演唱演奏评分技术领域，尤其涉及一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统。
背景技术
传统的音乐考试是教师听学生唱奏来评分，会耗时较长，过度消耗教师精力与时间，而且通常过于主观！并且较难于统计分析！
目前公知的唱歌评分是对用户演唱的歌曲及原唱进行频率分析得出音调进行对比来评分的，有以下缺点：
1、原唱内有乐器伴唱等，做为衡量标准通常会很影响评判的准确率；
2、原唱要先进行频率分析再计算出音调，这种分析与计算本身存在一定的误差；
3、有些歌曲的音调让学生（特别低年级学生）很难达到，通常要对原唱的进行变调处理，才适合学生演唱，这导致学生演唱的曲调与原唱本身就有差异，对比误差过大。
综上所述，目前公知的唱歌评分只适合于娱乐用途，无法适用严谨的教学与考评。
发明内容
本发明提出的一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统，解决了目前公知的唱歌评分只适合于娱乐用途，无法适用严谨的教学与考评的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统，包括学生唱奏文件读取模块、噪声杂音过滤模块、频率整理分段解析模块、对应音调序列生成模块、乐谱读取模块、音符序列化模块、音调节拍时值生成模块、音调对比模块、评分评语和细节生成模块，所述学生唱奏文件读取模块、噪声杂音过滤模块、频率整理分段解析模块、对应音调序列生成模块和音调对比模块依次连接，且乐谱读取模块、音符序列化模块、音调节拍时值生成模块和音调对比模块依次连接，音调对比模块与评分评语和细节生成模块连接。
优选的，所述学生唱奏文件读取模块用于读取学生唱奏文件，并将读取的学生唱奏文件传输至噪声杂音过滤模块。
优选的，所述噪声杂音过滤模块用于对学生唱奏文件读取模块读取的学生唱奏文件进行噪音杂音过滤，并将进行噪音杂音过滤后的学生唱奏文件传输至频率整理分段解析模块。
优选的，所述频率整理分段解析模块用于对噪声杂音过滤模块进行噪音杂音过滤后的学生唱奏文件依次进行整理、分段和解析，并将依次进行整理、分段和解析后的学生唱奏文件传输至对应音调序列生成模块。
优选的，所述对应音调序列生成模块用于对频率整理分段解析模块依次进行整理、分段和解析后的学生唱奏文件的对应音调序列进行生成，并将生成的对应音调序列传输至音调对比模块。
优选的，所述乐谱读取模块用于读取乐谱，并将读取的乐谱传输至音符序列化模块。
优选的，所述音符序列化模块用于对乐谱读取模块读取的乐谱的音符序列进行生成，并将生成的音符序列传输至音调节拍时值生成模块。
优选的，所述音调节拍时值生成模块用于对音符序列化模块生成的音符序列的音调节拍时值进行生成，并将生成的音调节拍时值传输至音调对比模块。
优选的，所述音调对比模块用于按时值对音调节拍时值生成模块生成的音调节拍时值和对应音调序列生成模块生成的对应音调序列进行音调对比，并将对比结果传输至评分评语和细节生成模块。
优选的，所述评分评语和细节生成模块用于根据音调对比模块的对比结果生成评分评语和细节。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、与传统的音乐考试（教师评分）相比：本系统评分速度快，节约教师资源，更客观，而且可以实时统计分析学生的唱奏水平，可以细化到每一个节拍，也可以宏观地统计所有学生对节拍或音调的掌握，这也是数字化教育的必然选择！
2、与目前公知的唱歌评分相比：本系统更精确，以乐谱为衡量标准跳过了原音里乐器伴唱等干扰；
3、针对学生实际情况做出变调处理，并对学生每个节拍进行分析和归纳，更适合考试使用。
本发明的评分速度快，而且可以实时统计分析学生的唱奏水平，更加精确，避免了原音里乐器伴唱等干扰，评判严谨科学，并且针对教学实际情况做出对应处理，更适合严谨的教学与考评，结构简单，使用方便。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统的工作原理示意图；
图2为本发明提出的一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统的音频对比示意图；
图3为本发明提出的一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统的变调处理示意图；
图4为本发明提出的一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统的计分原理示意图；
图5为本发明提出的一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统的音频对比结合公式的示意图。
具体实施方式
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。
参照图1，一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统，包括学生唱奏文件读取模块、噪声杂音过滤模块、频率整理分段解析模块、对应音调序列生成模块、乐谱读取模块、音符序列化模块、音调节拍时值生成模块、音调对比模块、评分评语和细节生成模块，学生唱奏文件读取模块、噪声杂音过滤模块、频率整理分段解析模块、对应音调序列生成模块和音调对比模块依次连接，且乐谱读取模块、音符序列化模块、音调节拍时值生成模块和音调对比模块依次连接，音调对比模块与评分评语和细节生成模块连接；与现有技术相比，本发明的有益效果是：与传统的音乐考试（教师评分）相比：本系统评分速度快，节约教师资源，更客观，而且可以实时统计分析学生的唱奏水平，可以细化到每一个节拍，也可以宏观地统计所有学生对节拍或音调的掌握，这也是数字化教育的必然选择！与目前公知的唱歌评分相比：本系统更精确，以乐谱为衡量标准跳过了原音里乐器伴唱等干扰；针对学生实际情况做出变调处理，并对学生每个节拍进行分析和归纳，更适合考试使用；本发明的评分速度快，而且可以实时统计分析学生的唱奏水平，更加精确，避免了原音里乐器伴唱等干扰，更适合严谨的教学与考评，结构简单，使用方便。
本发明中，学生唱奏文件读取模块用于读取学生唱奏文件，并将读取的学生唱奏文件传输至噪声杂音过滤模块，噪声杂音过滤模块用于对学生唱奏文件读取模块读取的学生唱奏文件进行噪音杂音过滤，并将进行噪音杂音过滤后的学生唱奏文件传输至频率整理分段解析模块，频率整理分段解析模块用于对噪声杂音过滤模块进行噪音杂音过滤后的学生唱奏文件依次进行整理、分段和解析，并将依次进行整理、分段和解析后的学生唱奏文件传输至对应音调序列生成模块，对应音调序列生成模块用于对频率整理分段解析模块依次进行整理、分段和解析后的学生唱奏文件的对应音调序列进行生成，并将生成的对应音调序列传输至音调对比模块；唱奏文件处理包括以下步骤：
1、读取学生演唱或演奏的录音文件；
2、对声音文件进行傅立叶分析，然后进行滤波与降噪，去掉电流声、桌椅移动声等噪声杂音；
3、对音频进行整理出分析，按时间段计算出频率；
4、找出频率所对应的音调，并排列成链表。
频率音调链表如下：
本发明中，乐谱读取模块用于读取乐谱，并将读取的乐谱传输至音符序列化模块，音符序列化模块用于对乐谱读取模块读取的乐谱的音符序列进行生成，并将生成的音符序列传输至音调节拍时值生成模块，音调节拍时值生成模块用于对音符序列化模块生成的音符序列的音调节拍时值进行生成，并将生成的音调节拍时值传输至音调对比模块；乐谱文件处理包括以下步骤：
1、读取乐谱文件；
2、将乐谱中的所有音符序列化（如：有反复、跳转标记的乐谱会被序列成一个连续的队列）；
3、按照乐谱中的节拍所对应的时值排列，生成音调值队列。
参照图2-4，本发明中，音调对比模块用于按时值对音调节拍时值生成模块生成的音调节拍时值和对应音调序列生成模块生成的对应音调序列进行音调对比，并将对比结果传输至评分评语和细节生成模块，评分评语和细节生成模块用于根据音调对比模块的对比结果生成评分评语和细节；对比及细明处理包括以下步骤：
1、计算乐谱最小粒度拍值为单位（如四分之一拍为单位拍值）；
2、按单位拍值的时值，取出唱奏文件相同时值下的音调，逐步对比；
3、对需要变调的歌曲进行变调处理（如：男声女声所相差的八度；为适合学生演唱的变调处理）；
4、按比例计算出对比情况，并保存每个节拍得分、扣分情况（红色框标注的内容就表示这个音频在第2小节第3拍被扣了3分，在第4小节第1拍被扣了9分）。
评分和评语：
1、通过对比，及题目总分计算出得分；
2、根据学生唱奏情况给出评语。
参照图5，本发明中，计分算法：
正确音调占比时值越大，分数越高，公式：
以节拍为单位（时值为X毫秒），单位内以每Y毫秒取样用户唱奏音频的音调，取样对比乐谱音调正确数为I，则此节拍得分为：
Y*I/X=S；
当音调值不全部正确，又占一定比例时，与乐谱中当前节拍的起始时间PB到结束时间PE的平均值进行对比，得出因子Z；
当S在0.3与1（不含）之间时，取第一个正确音调时间（OB）到最后一个正确音调时间（OE）的平均值：
Z=1-|（OB+OE）/2-（PB+PE）/2|/（（PB+PE）/2-PB）；
共有n拍，总分为M，那么整首曲子的得分为：
(Z1Y1*I1/X1+Z1Y2*I2/X2+Z1Y3*I3/X3+...+Z1Yn*In/Xn)/n*M。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统，包括学生唱奏文件读取模块、噪声杂音过滤模块、频率整理分段解析模块、对应音调序列生成模块、乐谱读取模块、音符序列化模块、音调节拍时值生成模块、音调对比模块、评分评语和细节生成模块，其特征在于，所述学生唱奏文件读取模块、噪声杂音过滤模块、频率整理分段解析模块、对应音调序列生成模块和音调对比模块依次连接，且乐谱读取模块、音符序列化模块、音调节拍时值生成模块和音调对比模块依次连接，音调对比模块与评分评语和细节生成模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统，其特征在于，所述学生唱奏文件读取模块用于读取学生唱奏文件，并将读取的学生唱奏文件传输至噪声杂音过滤模块。
3.根据权利要求1所述的一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统，其特征在于，所述噪声杂音过滤模块用于对学生唱奏文件读取模块读取的学生唱奏文件进行噪音杂音过滤，并将进行噪音杂音过滤后的学生唱奏文件传输至频率整理分段解析模块。
4.根据权利要求1所述的一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统，其特征在于，所述频率整理分段解析模块用于对噪声杂音过滤模块进行噪音杂音过滤后的学生唱奏文件依次进行整理、分段和解析，并将依次进行整理、分段和解析后的学生唱奏文件传输至对应音调序列生成模块。
5.根据权利要求1所述的一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统，其特征在于，所述对应音调序列生成模块用于对频率整理分段解析模块依次进行整理、分段和解析后的学生唱奏文件的对应音调序列进行生成，并将生成的对应音调序列传输至音调对比模块。
6.根据权利要求1所述的一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统，其特征在于，所述乐谱读取模块用于读取乐谱，并将读取的乐谱传输至音符序列化模块。
7.根据权利要求1所述的一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统，其特征在于，所述音符序列化模块用于对乐谱读取模块读取的乐谱的音符序列进行生成，并将生成的音符序列传输至音调节拍时值生成模块。
8.根据权利要求1所述的一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统，其特征在于，所述音调节拍时值生成模块用于对音符序列化模块生成的音符序列的音调节拍时值进行生成，并将生成的音调节拍时值传输至音调对比模块。
9.根据权利要求1所述的一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统，其特征在于，所述音调对比模块用于按时值对音调节拍时值生成模块生成的音调节拍时值和对应音调序列生成模块生成的对应音调序列进行音调对比，并将对比结果传输至评分评语和细节生成模块。
10.根据权利要求1所述的一种用于教学和考评的学生演唱演奏评分系统，其特征在于，所述评分评语和细节生成模块用于根据音调对比模块的对比结果生成评分评语和细节。
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