CN112735224A - 一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统，其特征在于，包括声音收集模块、声音处理模块、中央处理器、储存器、声音提醒模块和触屏显示器；所述声音收集模块用于收集小提琴弹奏时的音调、音准与节奏。本发明可基于物联网对小提琴弹奏过程中的错误进行指导，学习者可无需在老师的指导下自主学习，更加便于小提琴的普及，提高了全面音乐素养的普及，并且该系统同样适用其他的乐器的学习。

Description

一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统
技术领域
本发明涉及小提琴辅助学习技术领域，尤其涉及一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统。
背景技术
小提琴是现代管弦乐队弦乐组中最主要的乐器，总共有四根弦。它是具有高难度演奏技巧的独奏乐器，与钢琴、古典吉他并称为世界三大乐器，小提琴身长约35.5厘米，由具有弧度的面板、背板和侧板粘合而成，靠弦和弓摩擦发出声音，广泛流传于世界各国。
一直以来，小提琴学习都需要大量的重复性练习，才能够掌握小提琴这一演奏难度非常大的乐器。而在学习过程中，需要音乐老师实时辅导监督学生的练习，进而随时指导弹奏过程中的错误，并进行指正。
但现有技术中，由于提琴学习需要有专门的指导老师在身旁指导错误，没有专门的指导系统对弹奏过程中的错误进行指导，将许多音乐、尤其是小提琴爱好者望而却步，极大的阻碍了小提琴的普及，影响了全面音乐素养的普及。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统，其特征在于，包括声音收集模块、声音处理模块、中央处理器、储存器、声音提醒模块和触屏显示器；
所述声音收集模块用于收集小提琴弹奏时的音调、音准与节奏；
所述声音处理模块包括声音放大电路和滤波模块，所述声音放大电路与声音收集模块电信号连接，所述声音放大电路与滤波模块电信号连接，所述声音处理模块用于接收声音收集模块传输的小提琴弹奏时的音调、音准与节奏，并将小提琴弹奏时的音调、音准与节奏进行放大并过滤其他杂音；
所述储存器与中央处理器电信号连接，所述储存器内储存每一种小提琴歌曲的音调、音准与节奏，作为标准的音调、音准与节奏；
所述中央处理器分别与声音处理模块内的滤波模块、声音提醒模块和触屏显示器电信号连接，所述中央处理器用于将储存器内的标准音调、音准、节奏与弹奏者弹奏时的音调、音准与节奏进行比较，当弹奏者弹奏时的音调、音准与标准音调、音准、节奏的差值超过预设的阀值时，所述中央处理器将会传输信号给声音提醒模块和触屏显示器，声音提醒模块发出提示声，所述触屏显示器上会显示弹奏中音调、音准、节奏哪部分偏高或偏低；
所述声音提醒模块用于接收中央处理器发出的信号并发出提声；
所述触屏显示器用于弹奏前选择所弹奏的歌曲，将所选择的歌曲信号传输给中央处理器，所述中央处理器从储存器中检索找到所选择的歌曲，作为标准的音调、音准与节奏。
作为本技术方案的进一步改进方案：声音收集模块包括至少一个音频采集单元。
作为本技术方案的进一步改进方案：所述音频采集单元的音频接收范围为1Hz～400kHz。
作为本技术方案的进一步改进方案：所述滤波模块为低通数字滤波器。
作为本技术方案的进一步改进方案：所述低通数字滤波器为高斯滤波器、均值滤波器和中值滤波器中的一种或多种。
作为本技术方案的进一步改进方案：所述声音提醒模块为型号MLK6500的扬声器。
作为本技术方案的进一步改进方案：所述中央处理器为MSP430单片机或型号为OMRON CP1E-N20DR-D的PLC控制器。
作为本技术方案的进一步改进方案：还包括电源和电源处理电路，所述电源的电源信号输出端与电源处理电路的电源信号输入端连接；所述电源处理电路的电源信号输出端与中央处理器的电源信号输入端连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
首先通过触屏显示器选择所需要弹奏的歌曲，将所选择的歌曲信号传输给中央处理器，中央处理器从储存器中检索找到所选择的歌曲，作为标准的音调、音准与节奏，然后在声音收集模块前进行弹奏小提琴，声音收集模块会将小提琴弹奏时的音调、音准与节奏发送到声音放大电路，将声音的信号放大，然后声音放大电路将放大后的声音信号传输到滤波模块，滤波模块可过滤除小提琴弹奏时的音调、音准与节奏外的其他杂音，之后滤波模块将处理过的小提琴弹奏时的音调、音准与节奏传输到中央处理器，中央处理器将储存器内的标准音调、音准、节奏与弹奏者弹奏时的音调、音准与节奏进行比较，当弹奏者弹奏时的音调、音准与标准音调、音准、节奏的差值超过预设的阀值时，中央处理器将会传输信号给声音提醒模块和触屏显示器，声音提醒模块发出提示声，触屏显示器上会显示弹奏中音调、音准、节奏哪部分偏高或偏低，使得弹奏者可及时改正，该系统可基于物联网对小提琴弹奏过程中的错误进行指导，学习者可无需在老师的指导下自主学习，更加便于小提琴的普及，提高了全面音乐素养的普及，并且该系统同样适用其他的乐器的学习。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统的结构示意图；
图2为本发明提出的一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统中声音处理模块的结构示意图。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统，其特征在于，包括声音收集模块、声音处理模块、中央处理器、储存器、声音提醒模块和触屏显示器；
声音收集模块用于收集小提琴弹奏时的音调、音准与节奏；
声音处理模块包括声音放大电路和滤波模块，声音放大电路与声音收集模块电信号连接，声音放大电路与滤波模块电信号连接，声音处理模块用于接收声音收集模块传输的小提琴弹奏时的音调、音准与节奏，并将小提琴弹奏时的音调、音准与节奏进行放大并过滤其他杂音；
储存器与中央处理器电信号连接，储存器内储存每一种小提琴歌曲的音调、音准与节奏，作为标准的音调、音准与节奏；
中央处理器分别与声音处理模块内的滤波模块、声音提醒模块和触屏显示器电信号连接，中央处理器用于将储存器内的标准音调、音准、节奏与弹奏者弹奏时的音调、音准与节奏进行比较，当弹奏者弹奏时的音调、音准与标准音调、音准、节奏的差值超过预设的阀值时，中央处理器将会传输信号给声音提醒模块和触屏显示器，声音提醒模块发出提示声，触屏显示器上会显示弹奏中音调、音准、节奏哪部分偏高或偏低；
声音提醒模块用于接收中央处理器发出的信号并发出提声；
触屏显示器用于弹奏前选择所弹奏的歌曲，将所选择的歌曲信号传输给中央处理器，中央处理器从储存器中检索找到所选择的歌曲，作为标准的音调、音准与节奏。
请参阅图1，声音收集模块包括至少一个音频采集单元。
请参阅图1，音频采集单元的音频接收范围为1Hz～400kHz。
请参阅图2，滤波模块为低通数字滤波器。
请参阅图2，低通数字滤波器为高斯滤波器、均值滤波器和中值滤波器中的一种或多种。
请参阅图1，声音提醒模块为型号MLK6500的扬声器。
请参阅图1，中央处理器为MSP430单片机或型号为OMRON CP1E-N20DR-D的PLC控制器。
请参阅图1，还包括电源和电源处理电路，电源的电源信号输出端与电源处理电路的电源信号输入端连接；电源处理电路的电源信号输出端与中央处理器的电源信号输入端连接。
本发明的工作原理是：
首先通过触屏显示器选择所需要弹奏的歌曲，将所选择的歌曲信号传输给中央处理器，中央处理器从储存器中检索找到所选择的歌曲，作为标准的音调、音准与节奏，然后在声音收集模块前进行弹奏小提琴，声音收集模块会将小提琴弹奏时的音调、音准与节奏发送到声音放大电路，将声音的信号放大，然后声音放大电路将放大后的声音信号传输到滤波模块，滤波模块可过滤除小提琴弹奏时的音调、音准与节奏外的其他杂音，之后滤波模块将处理过的小提琴弹奏时的音调、音准与节奏传输到中央处理器，中央处理器将储存器内的标准音调、音准、节奏与弹奏者弹奏时的音调、音准与节奏进行比较，当弹奏者弹奏时的音调、音准与标准音调、音准、节奏的差值超过预设的阀值时，中央处理器将会传输信号给声音提醒模块和触屏显示器，声音提醒模块发出提示声，触屏显示器上会显示弹奏中音调、音准、节奏哪部分偏高或偏低，使得弹奏者可及时改正，该系统可基于物联网对小提琴弹奏过程中的错误进行指导，学习者可无需在老师的指导下自主学习，更加便于小提琴的普及，提高了全面音乐素养的普及，并且该系统同样适用其他的乐器的学习。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统，其特征在于，包括声音收集模块、声音处理模块、中央处理器、储存器、声音提醒模块和触屏显示器；
所述声音收集模块用于收集小提琴弹奏时的音调、音准与节奏；
所述声音处理模块包括声音放大电路和滤波模块，所述声音放大电路与声音收集模块电信号连接，所述声音放大电路与滤波模块电信号连接，所述声音处理模块用于接收声音收集模块传输的小提琴弹奏时的音调、音准与节奏，并将小提琴弹奏时的音调、音准与节奏进行放大并过滤其他杂音；
所述储存器与中央处理器电信号连接，所述储存器内储存每一种小提琴歌曲的音调、音准与节奏，作为标准的音调、音准与节奏；
所述中央处理器分别与声音处理模块内的滤波模块、声音提醒模块和触屏显示器电信号连接，所述中央处理器用于将储存器内的标准音调、音准、节奏与弹奏者弹奏时的音调、音准与节奏进行比较，当弹奏者弹奏时的音调、音准与标准音调、音准、节奏的差值超过预设的阀值时，所述中央处理器将会传输信号给声音提醒模块和触屏显示器，声音提醒模块发出提示声，所述触屏显示器上会显示弹奏中音调、音准、节奏哪部分偏高或偏低；
所述声音提醒模块用于接收中央处理器发出的信号并发出提声；
所述触屏显示器用于弹奏前选择所弹奏的歌曲，将所选择的歌曲信号传输给中央处理器，所述中央处理器从储存器中检索找到所选择的歌曲，作为标准的音调、音准与节奏。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统，其特征在于，声音收集模块包括至少一个音频采集单元。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统，其特征在于，所述音频采集单元的音频接收范围为1Hz～400kHz。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统，其特征在于，所述滤波模块为低通数字滤波器。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统，其特征在于，所述低通数字滤波器为高斯滤波器、均值滤波器和中值滤波器中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统，其特征在于，所述声音提醒模块为型号MLK6500的扬声器。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统，其特征在于，所述中央处理器为MSP430单片机或型号为OMRON CP1E-N20DR-D的PLC控制器。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网教学增强现实的小提琴辅助学习体验系统，其特征在于，还包括电源和电源处理电路，所述电源的电源信号输出端与电源处理电路的电源信号输入端连接；所述电源处理电路的电源信号输出端与中央处理器的电源信号输入端连接。
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