CN107564540A - 一种多功能钢琴识别教学辅助系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能钢琴识别教学辅助系统，至少包括第一运算处理器；第一数据存储器、第二数据存储器、一个声音采集模块；一个频谱分析仪或频谱分析软件、程序存储器，其中，所述程序存储器存储有计算机程序，该计算机程序可在所述第一运算处理器上运行，执行所述程序存储器中的计算机程序，所述计算机程序至少实现将第一数据存储器存储的钢琴曲目信息与所述第二数据存储器存储的钢琴曲目信息比较，并得出两者相似度信息。本发明能够识别钢琴弹奏者正在弹奏的钢琴曲目和曲目的熟练度信息，并且可通过外围设备和钢琴辅助器相连接，增加练习钢琴者的趣味性。
Description
技术领域
本发明涉及钢琴教学领域，具体涉及能够识别弹奏曲目的钢琴识别技术领域。
背景技术
中国经济经过改革开放的几十年，经济也进入了腾飞的时代，并且人口经过“人口计划生育”政策之后，中国的人口出生率增长速度一降再降，普遍每个家庭拥有的孩子人数也只有一两个了，家庭对于孩子的教育投入比例越来越大。钢琴可以让小孩学习乐谱，学习演奏技巧，可以学习到许许多多的音乐知识，除此之外还能学得三种能力既注意力、协调力与自信力。学钢琴的这些优点让越来越多的家长选择让自己的子女学习钢琴。但是，家长对于钢琴，对于乐理知识的掌握程度有限，他们无从判别自己孩子学习的好坏。另外，初学钢琴在练习基本功阶段相对来说比较枯燥乏味，怎么能引导孩子主动练习显得尤为重要。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可以反映钢琴学员的各种练习状况、家长可以根据具体情况调整学员的练习内容，从而可以让自己的孩子有效地进行基础练习、并且能够根据学员的练习情况进行自定义奖励的多功能钢琴教学辅助系统。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种多功能钢琴识别教学辅助系统，其特征在于：至少包括
第一运算处理器；
分别与所述第一运算处理器连接的第一数据存储器、第二数据存储器，所述第一数据存储器用于存储练习的钢琴曲目的频谱信息和能量特征值；
一个声音采集模块，用于采集钢琴弹着者弹奏的曲目信息；
一个频谱分析仪或频谱分析软件，用于对所述声音采集模块采集的弹奏者弹奏的钢琴曲目信号进行分析，分析出其具备时间特性的曲目声音频谱和能量特征值，存储于第二数据存储器；
与所述第一运算处理器连接的程序存储器，其中，所述程序存储器存储有计算机程序，该计算机程序可在所述第一运算处理器上运行，执行所述程序存储器中的计算机程序，所述计算机程序至少实现将第一数据存储器存储的钢琴曲目信息与所述第二数据存储器存储的钢琴曲目信息比较，并得出两者相似度信息；
进一步的，还包括与第一运算处理器连接的第一数模转换模块和与所述第一数模转换模块连接的功放模块。
优选的，所述第一数据存储器采用flash数据存储器。
优选的，所述第二数据存储器采用sd卡数据存储器。
进一步的，所述第一运算处理器连接有计时模块，所述计算机程序，还包括实现在所述频谱分析仪分析出钢琴弹奏者弹奏的曲目时，启动及时模块，记录钢琴弹奏者弹奏该曲目的时间及弹奏该曲目的总时间，并把总时间存储于第二数据存储器。
进一步的，所述第一运算处理器连接有计数模块，所述计算机程序，还包括实现在所述频谱分析仪分析出钢琴弹奏者弹奏的曲目时，启动计数模块，把该收曲目练习次数的计数增加1，记录钢琴弹奏者弹奏该曲目的总次数，并把技术结果存储于第二数据存储器。
进一步的，还包括与所述第一运算处理器连接的APP通讯模块，该APP通讯模块与手机上的APP模块进行通讯连接，借助手机显示熟练程度信息及显示不同使用者间的信息共享和排名。
进一步的，所述第一运算处理器连接的第二无线通讯模块，该第二无线通讯模块连接有人体接触乐器或手工制品乐器的外围设备，该人体接触乐器或手工制品乐器包括信号采集模块、信号处理模块和无线信号发射模块，人体接触乐器或手工制品乐器在人体相互接触或人体接触时产生接触变化电信号，信号采集模块采集到该信号后由信号处理器处理，并由信号发射模块发出。
进一步的，所述计算机程序包括对所述第一运算处理器连接的第二无线通讯模块进行扫描，扫描是否有外围设备使用无线请求，当有外围设备存在的时候，第一运算处理器进入外围设备模式，行为进入受控于外围设备状态。
进一步的，所述声音采集模块采用麦克风。
本发明的有益效果为：能够识别到钢琴弹奏者正在弹奏的钢琴曲目和曲目的熟练度信息，给使用者一个专业的评价信息，并且通过外围设备和钢琴辅助系统相连接，增加练习钢琴者的趣味性，可以把外围设备当作练习的奖品，增加钢琴练习者练习的动力。
附图说明
图1为本发明具体实施例的原理结构框图；
图2为本发明具体实施例的人体接触乐器电路结构图；
图3为本发明具体实施例的手工制品乐器电路结构框图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种多功能钢琴识别教学辅助系统，其特征在于：至少包括
第一运算处理器；
分别与所述第一运算处理器连接的第一数据存储器、第二数据存储器，所述第一数据存储器用于存储练习的钢琴曲目的频谱信息和能量特征值；
一个声音采集模块，用于采集钢琴弹着者弹奏的曲目信息；
一个频谱分析仪或频谱分析软件，用于对所述声音采集模块采集的弹奏者弹奏的钢琴曲目信号进行分析，分析出其具备时间特性的曲目声音频谱和能量特征值，存储于第二数据存储器；
与所述第一运算处理器连接的程序存储器，其中，所述程序存储器存储有计算机程序，该计算机程序可在所述第一运算处理器上运行，执行所述程序存储器中的计算机程序，所述计算机程序至少实现将第一数据存储器存储的钢琴曲目信息与所述第二数据存储器存储的钢琴曲目信息比较，并得出两者相似度信息。
还包括与第一运算处理器连接的第一数模转换模块和与所述第一数模转换模块连接的功放模块。
声音采集模块，用于对钢琴演奏着演奏的曲目或外围设备声音进行采集，并将采集到的声音传输给频谱分析仪或频谱分析软件；本实施例的声音采集模块采用麦克风。所述第一数据存储器，采用flash数据存储器，用于存储所述声音采集模块采集来的声音的数字信息，flash数据存储器存储速度快，但是存储空间不是特别大；所以增加了第二数据存储器，第二数据存储器采用SD卡存储器，用于存储标准的练习曲目信息、弹奏该曲目的总时间信息、每一首曲目弹奏的次数信息，也可以是其他的外部存储器，比如U盘及硬盘等；所述功放模块，用于对第一数模转换模块转换的声音模拟信号进行放大。
本实施例的麦克风采集到弹奏者弹奏的声音信息后，由频谱分析仪或频谱分析软件将弹奏者的声音频谱和能量特征值转换为数字信号存储在第一数据存储器中，第二数据存储器中存储有每一首练习曲目的含有时间特性的音频频谱和能量特征值的数字信息，第一运算处理器将第一数据存储器存储的曲目信息与第二数据存储器中保存的曲目频谱信心和能量特征值进行对比，当弹奏的曲目的特征值在一段时间内，和第二数据存储器中某一首曲目的频谱特征值相似度超过80％，就认为当前弹奏的曲目是匹配出来的钢琴曲目。从曲目匹配完成开始，第一数据存储器就会一直记录弹奏者弹奏的频谱特征值和匹配曲目的相似度，这个相似度也就是弹奏者对于本曲目弹奏的熟练程度。
多功能钢琴识别教学辅助系统包括计时模块，计时模块用于记录钢琴弹奏者弹奏特定曲目的时间，当第一运算处理器开始识别到钢琴演奏特征的时候就认为钢琴练习开始，开始记录演奏时间，并将演奏时间存储在第二数据存储器中。当第一运算处理器在一段时间内识别不到钢琴演奏特征时候，认为钢琴练习结束。从开始到结束的这段时间就是本次练习的钢琴时间，然后把这个时间和之前保存在第二数据存储器的练习时间累加起来，累加起来的时间就是钢琴练习的总时间，把这个总时间再保存回第二数据存储器中。
多功能钢琴识别教学辅助系统还包括计数模块，当第一运算处理器开始识别到钢琴演奏特征的时候就认为钢琴练习一次，并将次数存储在第二数据存储器中，第二数据存储器记录每一首曲目练习的次数，每次获取到某一首的曲目练习，就把该收曲目练习次数的计数增加1，并且把这个练习曲目次数再次保存在第二数据存储器中。
多功能钢琴识别教学辅助系统还包括与所述第一运算处理器连接的第一无线通讯模块，该第一无线通讯模块与手机上的无线模块进行通讯连接，或与手机APP模块连接，用于显示借助手机显示熟练程度信息及显示不同使用者间的信息共享和排名。
本实施例的多功能钢琴识别教学辅助系统还具备接收外围设备的无线信息功能。当钢琴辅助系统主体通过扫描是否有外围设备使用无线请求和主体通讯知道是否有外围设备存在，当有外围设备存在的时候，就会进入外围设备模式，行为进入受控于外围设备状态。
外围设备采用人体接触乐器或手工制品乐器，该人体接触乐器或手工制品乐器包括信号采集模块、运算处理模块和无线信号发射模块，人体接触乐器或手工制品乐器在人体相互接触或人体接触时产生接触变化电信号，信号采集模块采集到该信号后由信号处理器处理，并由信号发射模块发出。运算处理器连接有第二无线通讯模块，该第二无线通讯模块连接外围设备的无线信号发射模块。
其中，计算机程序包括对运算处理器连接的第二无线通讯模块进行扫描，扫描是否有外围设备使用无线请求，当有外围设备存在的时候，运算处理器进入外围设备模式，行为进入受控于外围设备状态。
具体的，如图2所示，人体接触乐器包括一接触主体，接触主体上设置第二运算处理器及与第二运算处理器连接的第二模数转换模块和第二数模转换模块，第二模数转换模块连接作为不同人体触摸的第一传感器组，第二数模转换模块连接将第一传感器组信息传输至第二无线通讯模块的第三无线通讯模块。
第一传感器组包括两个间隔设置的铜片，两人分别接触其中一个铜片，当每一个人拿着一个铜片接触点，人体之前产生接触时，第二运算处理器就能够收到一个接触变化信号。利用的原理是人体是一个导体原理，当两个人中，每个人都拿着一个接触点，产生触碰的时候，人体就会形成一个导通的回路，不产生触碰的时候，就会产生一个不导通的断路。第二运算处理器通过第二模数转换器采集到人体是否接触的信息。人体触摸乐器采集到这个信息之后通过第三无线通讯模块无线模块发送给第二无线通讯模块。
如图3所示，具体的，手工制品乐器包括手工制品主体及设置在手工制品主体上的第三运算处理器及与第三运算处理器连接的第三模数转换器和第三数模转换器，第三模数转换器连接有第二传感器，第二传感器当人体接触时产生触摸信号，第三数模转换器与将第二运算处理器信息传输至第二无线通讯模块的第四无线通讯模块连接。
上述实施例能够识别到钢琴弹奏者正在弹奏的钢琴曲目和曲目的熟练度信息，给使用者一个专业的评价信息，并且通过外围设备和钢琴辅助器相连接，增加练习钢琴者的趣味性，可以把外围设备当作练习的奖品，增加钢琴练习者练习的动力。
需要说明的是，以上所述只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多功能钢琴识别教学辅助系统，其特征在于：至少包括第一运算处理器；
分别与所述第一运算处理器连接的第一数据存储器、第二数据存储器，所述第一数据存储器用于存储练习的钢琴曲目的频谱信息和能量特征值；
一个声音采集模块，用于采集钢琴弹着者弹奏的曲目信息；
一个频谱分析仪或频谱分析软件，用于对所述声音采集模块采集的弹奏者弹奏的钢琴曲目信号进行分析，分析出其具备时间特性的曲目声音频谱和能量特征值，存储于第二数据存储器；
与所述第一运算处理器连接的程序存储器，其中，所述程序存储器存储有计算机程序，该计算机程序可在所述第一运算处理器上运行，执行所述程序存储器中的计算机程序，所述计算机程序至少实现将第一数据存储器存储的钢琴曲目信息与所述第二数据存储器存储的钢琴曲目信息比较，并得出两者相似度信息。
2.如权利要求1所述的多功能钢琴识别教学辅助系统，其特征在于：还包括与第一运算处理器连接的第一数模转换模块和与所述第一数模转换模块连接的功放模块。
3.如权利要求1所述的多功能钢琴识别教学辅助系统，其特征在于：所述第一数据存储器采用flash数据存储器。
4.如权利要求1所述的多功能钢琴识别教学辅助系统，其特征在于：所述第二数据存储器采用sd卡数据存储器。
5.如权利要求1所述的多功能钢琴识别教学辅助系统，其特征在于：所述第一运算处理器连接有计时模块，所述计算机程序，还包括实现在所述频谱分析仪分析出钢琴弹奏者弹奏的曲目时，启动及时模块，记录钢琴弹奏者弹奏该曲目的时间及弹奏该曲目的总时间，并把总时间存储于第二数据存储器。
6.如权利要求1所述的多功能钢琴识别教学辅助系统，其特征在于：所述第一运算处理器连接有计数模块，所述计算机程序，还包括实现在所述频谱分析仪分析出钢琴弹奏者弹奏的曲目时，启动计数模块，把该收曲目练习次数的计数增加1，记录钢琴弹奏者弹奏该曲目的总次数，并把总次数存储于第二数据存储器。
7.如权利要求1所述的多功能钢琴识别教学辅助系统，其特征在于：还包括与所述第一运算处理器连接的APP通讯模块，该APP通讯模块与手机上的APP模块进行通讯连接，借助手机显示熟练程度信息及显示不同使用者间的信息共享和排名。
8.如权利要求1所述的多功能钢琴识别教学辅助系统，其特征在于：所述第一运算处理器连接的第二无线通讯模块，该第二无线通讯模块连接有人体接触乐器或手工制品乐器的外围设备，该人体接触乐器或手工制品乐器包括信号采集模块、信号处理模块和无线信号发射模块，人体接触乐器或手工制品乐器在人体相互接触或人体接触时产生接触变化电信号，信号采集模块采集到该信号后由信号处理器处理，并由信号发射模块发出。
9.如权利要求8所述的多功能钢琴识别教学辅助系统，其特征在于：所述计算机程序包括对所述第一运算处理器连接的第二无线通讯模块进行扫描，扫描是否有外围设备使用无线请求，当有外围设备存在的时候，第一运算处理器进入外围设备模式，行为进入受控于外围设备状态。
10.如权利要求1所述的多功能钢琴识别教学辅助系统，其特征在于：所述声音采集模块采用麦克风。
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