CN109272808A - 一种面向音乐节拍节奏教学及科普的互动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面向音乐节拍节奏教学及科普的互动系统，包括：功能选择模块，用于接收用户选择指令，根据所述用户选择指令获得互动维度模式；音符时值识别模块，用于识别音符时值模型信息；节拍节奏换算模块，用于根据互动维度模式，对识别结果进行节拍或节奏转换后，与音乐节奏节拍数据库进行匹配，并在匹配成功时输出匹配结果；音频灯光输出模块，用于根据所述匹配结果输出相应的音频和灯光效果。与现有技术相比，本发明具有交互性强、学生投入感强、对环境适应能力较强等优点。

Description

一种面向音乐节拍节奏教学及科普的互动系统

技术领域

本发明涉及一种音乐教学及科普系统，尤其是涉及一种面向音乐节拍节奏教学及科普的互动系统。

背景技术

标准的乐器教学通常由音乐专业教师教导个体或小组的方式进行。但是这种方法大都价格昂贵，并且取决于学生、专业教师是否能够上课，以及学生的父母或监护人提供适当的交通。随着当代音乐教育与新兴科技手段的不断融合与发展，教学用具在当今的音乐教育中发挥了重要作用。然而在关于互动音乐节拍节奏教学中大部分教学内容单一，互动性差，以教师通过使用节奏乐器类的教具来讲解节拍节奏，引导学生感受为主。这种只通过物理的方式来讲解节拍节奏的方式存在了互动性差、对不同环境的适应性差、每个学生的接受的程度无法进行判定的局限性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种面向音乐节拍节奏教学及科普的互动系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种面向音乐节拍节奏教学及科普的互动系统，包括：

功能选择模块，用于接收用户选择指令，根据所述用户选择指令获得互动维度模式；

音符时值识别模块，用于识别音符时值模型信息；

节拍节奏换算模块，用于根据互动维度模式，对识别结果进行节拍或节奏转换后，与音乐节奏节拍数据库进行匹配，并在匹配成功时输出匹配结果；

音频灯光输出模块，用于根据所述匹配结果输出相应的音频和灯光效果。

进一步地，所述互动维度模式包括音乐节拍节奏教学科普、等值节奏换算、拍号与节奏等值关系以及名曲节拍节奏赏析。

进一步地，所述音符时值识别模块包括：

模型信息获取单元，获取音符时值模型信息；

识别单元，基于计算机半监督性学习算法对所获取的音符时值模型信息进行识别。

进一步地，所述音符时值模型内置有识别芯片，所述模型信息获取单元通过扫描方式获取所述识别芯片中存储的音符时值模型信息。

进一步地，所述节拍节奏换算模块基于计算机半监督性学习算法对所述识别结果与音乐节奏节拍数据库进行匹配。

进一步地，所述节拍节奏换算模块进行匹配时，若匹配错误，则产生错误提示，并根据用户反馈信息判断是否将当前识别的音符时值模型信息添加入所述音乐节奏节拍数据库中。

进一步地，所述音频灯光输出模块中，灯光的闪烁频率信息与音符时值模型的组合信息相对应，灯光的颜色与音乐中的音高信息相对应。

进一步地，所述音频灯光输出模块中，不同8度的相同音名的音高记为同一颜色。

与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：

(1)该系统将用户对节拍节奏模型的触觉感知，通过电子的方式转变成为视觉和听觉表达，为用户带来多维度的感官体验。

(2)不同于传统的物理方式，本发明所涉及的互动系统以计算机半监督性学习算法为基础，更新音乐节奏节拍数据库，可针对不同用户个体使用的过程中，对个体学习节拍节奏的过程进行实时检测与反馈。与此同时，该系统以严谨的音乐理论为基础，用游戏的方式，为用户带来科学、准确、专业的音乐节拍节奏的知识教学与科学普及。

(3)该系统能够提升用户的学习兴趣，加深用户对音乐知识的理解，激发用户的想象力与创造力、增强用户的多维度的感官体验，如听觉、视觉、触觉等。

(4)适应性强，该系统不仅适用于教师的教学环境，也适用于家庭的学习环境，增强用户的动手实践能力、提升用户的学习兴趣，加深用户对音乐知识的理解，激发用户的想象力与创造力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本发明提供一种面向音乐节拍节奏教学及科普的互动系统，包括功能选择模块1、音符时值识别模块2、节拍节奏换算模块3和音频灯光输出模块4，其中，功能选择模块1用于接收用户选择指令，根据用户选择指令获得互动维度模式；音符时值识别模块2用于识别音符时值模型信息；节拍节奏换算模块3用于根据互动维度模式，对识别结果进行节拍或节奏转换后，与音乐节奏节拍数据库进行匹配，并在匹配成功时输出匹配结果；音频灯光输出模块4用于根据匹配结果输出相应的音频和灯光效果。用户在功能选择模块1中选取指定的教学内容，并根据教学内容对音符时值模型进行拼接，音符时值识别模块2对不同组合方式的音符时值模型的识别后，再将识别的信息进行节拍或节奏转换并与音乐节奏节拍数据库进行匹配，最终在得到正确的数据反馈后，按照相应的节拍节奏输出音频和灯光。

在基本音乐理论中，节奏是指各种音响有一定规律的长短强弱的交替组合。而节拍是音乐中拍子的组合形式，可以用来表达节奏的变化，具有周期性强弱的变化规律。互动维度模式包括音乐节拍节奏教学科普、等值节奏换算、拍号与节奏等值关系以及名曲节拍节奏赏析，其中，音乐节拍节奏教学科普包括认识拍号、节奏、速度术语等。

(1)认识拍号、节奏、速度术语：用户通过在功能选择模块1选择要学习的不同拍号、节奏和速度术语，而后系统将自动输出相应音频、灯光。

(2)等值节奏换算：可供用户学习不同音符时值组合。例如手持移动端选择学习二分音符，用户根据系统提示，按照要求对音符时值模型进行排列组合，组成总时值为二分音符，如表1所示。

(3)拍号与节奏等值：以一小节为一个单位，选择要学习的拍号或节奏组合，则在模型中选择相应的节奏组合进行排列或拍号模型，如表2所示。

(4)名曲节拍节奏赏析：用户可选择曲目，辨别其节拍与节奏。

表1节奏之间的换算关系

表2拍号和音符时值模型组合的对等关系

音符时值识别模块2包括模型信息获取单元21和识别单元22，模型信息获取单元21获取音符时值模型信息；识别单元22基于计算机半监督性学习算法对所获取的音符时值模型信息进行识别。音符时值模型可由单个音符玩具(积木)或多个音符玩具组合而成，各音符玩具内置有识别芯片，模型信息获取单元通过扫描方式获取识别芯片中存储的音符时值模型信息。

节拍节奏换算模块3基于计算机半监督性学习算法对识别结果与音乐节奏节拍数据库进行匹配。节拍节奏换算模块3进行匹配时，若匹配错误，则产生错误提示，并根据用户反馈信息判断是否将当前识别的音符时值模型信息添加入音乐节奏节拍数据库中，实现了从初始音乐节奏节拍数据库、根据当前识别的信息而生成的新数据到对新数据的评估与选择的这3个步骤的循环回路。

音频灯光输出模块4中，灯光的闪烁频率信息与音符时值模型的组合信息相对应，灯光的颜色与音乐中的音高信息相对应。

灯光的颜色与音乐中的音高信息相对应具体是指：在认识拍号、节奏、速度术语、等值节奏换算、拍号与节奏等值关系的教学内容中音高将默认为标准音la，颜色为绿色，而在用于名曲节拍节奏赏析的教学内容中，灯光中的色彩信息与预制音频中乐曲的音高信息相对应，具体地，C对应白色、D对应红色、E对应橙色、F对应黄色、G对应蓝色、A对应绿色、B对应紫色。不同8度的相同音名的音高均记为同一颜色，且不同8度的相同音名的音高记为同一颜色。

上述面向音乐节拍节奏教学及科普的互动系统具有以下几个关键技术：

1、基于识别技术，将所识别的各单个模型与音乐节奏节拍数据库中预制的单个节拍节奏模型信息进行匹配，同时将这些信息按照当下的排列顺序进行统一编码处理，并将数据传送至节拍节奏换算模块；

2、基于计算机半监督性学习算法与严谨的音乐节拍节奏理论的设计构思，实现了从初始音乐节奏节拍数据库、根据当前识别的信息而生成的新数据到对新数据的评估与选择的循环回路，同时将节拍节奏的音乐基本理论融入其中，形成不同的组合方式，给教师、学生及家长带来全新的学习模式；

3、灯光、音频输出模块中，将音频中的节拍节奏、音高信息与灯光的闪烁频率、灯光的颜色匹配，输出音频的节拍节奏、灯光的闪烁频率信息与音符时值模型的组合信息相对应，灯光的颜色与预制的音高信息相对应。

功能选择模块1和音符时值识别模块2可以由一手持移动端实现。

在以认识4/4拍为核心内容的教学场景中，用户在手持移动端中选择相应学习模块后，用户根据拍号提示，将不同的节奏模型组合起来，以一小节为一个单位构成4/4拍。随后使用手持移动端扫描该模型组合，并对识别结果进行节拍或节奏转换，与音乐节奏节拍数据库进行匹配，若符合匹配结果，在模型中内置的灯光和音响将按照节奏模型的组合以音高la进行循环播放。若不符合，手持移动端将有匹配错误的显示，提示用户重新进行节奏模型组合，并重复上述操作，直到匹配正确。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种面向音乐节拍节奏教学及科普的互动系统，其特征在于，包括：

功能选择模块，用于接收用户选择指令，根据所述用户选择指令获得互动维度模式；

音符时值识别模块，用于识别音符时值模型信息；

节拍节奏换算模块，用于根据互动维度模式，对识别结果进行节拍或节奏转换后，与音乐节奏节拍数据库进行匹配，并在匹配成功时输出匹配结果；

音频灯光输出模块，用于根据所述匹配结果输出相应的音频和灯光效果。

2.根据权利要求1所述的面向音乐节拍节奏教学及科普的互动系统，其特征在于，所述互动维度模式包括音乐节拍节奏教学科普、等值节奏换算、拍号与节奏等值关系以及名曲节拍节奏赏析。

3.根据权利要求1所述的面向音乐节拍节奏教学及科普的互动系统，其特征在于，所述音符时值识别模块包括：

模型信息获取单元，获取音符时值模型信息；

识别单元，基于计算机半监督性学习算法对所获取的音符时值模型信息进行识别。

4.根据权利要求3所述的面向音乐节拍节奏教学及科普的互动系统，其特征在于，所述音符时值模型内置有识别芯片，所述模型信息获取单元通过扫描方式获取所述识别芯片中存储的音符时值模型信息。

5.根据权利要求1所述的面向音乐节拍节奏教学及科普的互动系统，其特征在于，所述节拍节奏换算模块基于计算机半监督性学习算法对所述识别结果与音乐节奏节拍数据库进行匹配。

6.根据权利要求1所述的面向音乐节拍节奏教学及科普的互动系统，其特征在于，所述节拍节奏换算模块进行匹配时，若匹配错误，则产生错误提示，并根据用户反馈信息判断是否将当前识别的音符时值模型信息添加入所述音乐节奏节拍数据库中。

7.根据权利要求1所述的面向音乐节拍节奏教学及科普的互动系统，其特征在于，所述音频灯光输出模块中，灯光的闪烁频率信息与音符时值模型的组合信息相对应，灯光的颜色与音乐中的音高信息相对应。

8.根据权利要求7所述的面向音乐节拍节奏教学及科普的互动系统，其特征在于，所述音频灯光输出模块中，不同8度的相同音名的音高记为同一颜色。