CN114882762A - 一种民族乐器智能辅学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的民族乐器智能辅学系统，适用于具有面板的民族乐器，民族乐器智能辅学系统包括：终端模块：用于根据乐谱文件得到乐谱的可视化展示数据；终端模块还用于根据反馈数据得到评分结果；投影模块：与终端模块连接，投影模块用于获取可视化展示数据，并将可视化展示数据通过光影投射口投影至民族乐器的面板上；采集模块：与终端模块连接，采集模块用于采集民族乐器被弹奏时的反馈数据；反馈数据包括音频数据、视频数据和乐谱图像数据。民族乐器智能辅学系统能够将乐谱文件转换为可视化展示数据，并投影到民族乐器上，这样学员可以在可视化展示数据的引导下完成课下练习，能够辅助学员进行课下练习，提高练习效果。

Description

一种民族乐器智能辅学系统
技术领域
本发明属于教学系统技术领域，具体涉及一种民族乐器智能辅学系统。
背景技术
目前传统弹拨弦鸣的民族乐器包括古筝、古琴、扬琴等。古筝因音域宽广，音色优美动听，演奏技巧丰富，表现力强，而被称为“众乐之王”。古琴，又称瑶琴、玉琴、七弦琴，有三千年以上历史，属于八音中的丝，古琴音域宽广，音色深沉，余音悠远。扬琴，又称洋琴、打琴、铜丝琴、扇面琴、蝙蝠琴、蝴蝶琴。
目前民族乐器常见的教学方法主要是结合专业老师教学和学员课下练习两种方式，这样通过专业老师在课上讲解弹奏技巧和要点，学员课下加强练习的方式，能够提高民族乐器的教学效果。但是目前学员课下练习时，主要还是依靠学员自己去判断民族乐器的弹奏是否正确，这就导致学员在课下练习时缺乏专业指导，练习效果较差。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种民族乐器智能辅学系统，能够辅助学员进行课下练习，提高练习效果。
一种民族乐器智能辅学系统，适用于具有面板的民族乐器，民族乐器智能辅学系统包括：
终端模块：用于根据乐谱文件得到乐谱的可视化展示数据；终端模块还用于根据反馈数据得到评分结果；
投影模块：与终端模块连接，投影模块用于获取可视化展示数据，并将可视化展示数据通过光影投射口投影至民族乐器的面板上；
采集模块：与终端模块连接，采集模块用于采集民族乐器被弹奏时的反馈数据；反馈数据包括音频数据、视频数据和乐谱图像数据。
优选地，终端模块具体用于：
从乐谱数据库中选择一乐谱文件；乐谱数据库中存储至少一个乐谱文件；
或，获取包含乐谱的第一图像，识别第一图像，以得到乐谱文件。
优选地，投影模块还用于：进入手动校准状态或自动校准状态时，获取可视化校准数据，将可视化校准数据通过光影投射口投影至民族乐器的面板上；
采集模块还用于：进入自动校准状态时，持续采集包含民族乐器的面板和投影至面板上的可视化校准数据的第二图像；
终端模块还用于：进入自动校准状态时，识别第二图像，以得到面板与光影投射口的相对位置，根据相对位置调整面板或光影投射口的位置，直至相对位置满足校准要求。
优选地，终端模块具体用于：根据配置的弹奏速度和练习模式生成可视化展示数据。
优选地，采集模块还用于：采集包含民族乐器被弹奏时学员的姿态信息和手势信息的第三图像；
终端模块还用于：获取第三图像，分析第三图像的姿态信息和/或手势信息，当存在姿态和/或手势错误时，生成提示信息。
优选地，终端模块具体用于：将姿态信息或手势信息与标准动作进行对比，以得到标准度评分，根据标准度评分判断姿态和/或手势是否错误。
优选地，民族乐器还包括设置在面板上的若干个琴弦；
可视化展示数据包括投影至面板上各个琴弦位置处的引导点和判定点；其中判定点的位置表征所在琴弦的拨弦位置，引导点向所在位置处的琴弦上的判定点移动；引导点与判定点重合的时刻表征拨弦位置的拨弦时刻。
优选地，当引导点从右侧向左侧移动、且接触到判定点时，表征用左手拨弦；当引导点从左侧向右侧移动、且接触到判定点时，表征用右手拨弦。
优选地，终端模块具体用于计算音频数据和乐谱中节奏的差异，根据差异得到评分结果。
优选地，民族乐器智能辅学系统还包括：
移动终端：与终端模块连接，移动终端用于接收终端模块的评分结果。
由上述技术方案可知，本发明提供的民族乐器智能辅学系统，能够将乐谱转换为可视化展示数据，并投影到民族乐器上，这样学员可以在可视化展示数据的引导下完成课下练习，能够辅助学员进行课下练习，提高练习效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为民族乐器智能辅学系统的模块框图。
图2为民族乐器智能辅学系统的示意图。
图3为可视化展示数据中引导点和判定点的示意图。
图4为可视化展示数据中区分左右手弹奏的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
实施例：
一种民族乐器智能辅学系统，适用于具有面板的民族乐器1，参见图1、2，民族乐器智能辅学系统包括：
终端模块2：用于根据乐谱文件得到乐谱的可视化展示数据；终端模块2还用于根据反馈数据得到评分结果；
投影模块3：与终端模块2连接，投影模块3用于获取可视化展示数据，并将可视化展示数据通过光影投射口投影至民族乐器1的面板上；
采集模块4：与终端模块2连接，采集模块4用于采集民族乐器1被弹奏时的反馈数据；反馈数据包括音频数据、视频数据和乐谱图像数据。
在本实施例中，民族乐器1包括古筝、古琴、扬琴等，例如古筝包括设置在上方的面板以及侧边上的边板，面板上设置有筝码和琴弦。终端模块2、投影模块3和采集模块4可以独立部署在不同设备中，也可以集中部署在同一个或多个设备中，例如终端模块2、投影模块3和采集模块4可以全部部署在图2中的设备5中，例如设备5包括外壳，外壳内设有终端模块2、投影模块3和采集模块4。终端模块2可以通过现有的移动终端(例如手机、平板等)实现，也可以自行设置。
在本实施例中，乐谱包括五线谱、简谱等等，乐谱中包括多个音符。终端模块2对乐谱文件进行识别，以得到乐谱文件对应的可视化展示数据，例如终端模块2中设有音符数据库，音符数据库中存储有多个音符，以及每个音符对应的可视化展示数据，终端模块2对乐谱文件进行识别后，得到乐谱文件中每一个音符，并从音符数据库中查询每个音符对应的可视化展示数据，依次将所有可视化展示数据按照音符的顺序进行结合，得到最终的可视化展示数据。可视化展示数据包括可以投影到面板上的多个光影。投影模块3在投影可视化展示数据的过程中，可以根据面板的颜色和质地设置饱和度、对比度等等投影参数，保证投影到面板上的光影清晰可见。当投影完成后，学员可以在投影到民族乐器上的可视化展示数据的引导下进行弹奏，这样即使学员可以根据可视化展示数据的引导完成课下练习，提高练习效果。
在本实施例中，学员可以在使用前了解可视化展示数据的弹奏规则，这样学员在使用时就可以根据可视化展示数据中光影的引导进行弹奏。当学员根据可视化展示数据的引导弹奏民族乐器时，采集模块4可以采集反馈数据，并传给终端模块2，终端模块2对反馈数据进行打分得到评分结果，让客户能及时地了解本次练习效果，该评分结果表征学员本次弹奏的准确度，评分结果越高，说明学员本次弹奏越准确。采集模块4可以包括独立于终端模块2、且靠近民族乐器设置的话筒，也可以包括集成在终端模块2内的话筒。
该民族乐器智能辅学系统能够将乐谱文件转换为可视化展示数据，并投影到民族乐器上，这样学员可以在可视化展示数据的引导下完成课下练习，能够辅助学员进行课下练习，提高练习效果。
进一步地，在一些实施例中，终端模块2具体用于：
从乐谱数据库中选择一乐谱文件；乐谱数据库中存储至少一个乐谱文件；
或，获取包含乐谱的第一图像，识别第一图像，以得到乐谱文件。
在本实施例中，终端模块2可以供学员自行选择一个乐谱文件，也可以通过识别图像的方式获得乐谱文件。例如学员可以选择存储在终端模块2中的任一乐谱文件。由于终端模块2中存储的乐谱文件有限，所以终端模块2也可以接收包含乐谱的第一图像(第一图像可以通过拍摄或直接读取现有图像得到)，采用图像识别算法识别第一图像得到乐谱文件，例如学员对想要弹奏的乐谱进行拍照，得到第一图像，将第一图像上传给终端模块2，由终端模块2识别出对应的乐谱文件。乐谱文件也可以为终端模块2接收到的电子版乐谱，根据电子版乐谱转换为可视化展示数据。
进一步地，在一些实施例中，投影模块3还用于：进入手动校准状态或自动校准状态时，获取可视化校准数据，将可视化校准数据通过光影投射口投影至民族乐器1的面板上；
采集模块4还用于：进入自动校准状态时，持续采集包含民族乐器1的面板和投影至面板上的可视化校准数据的第二图像；
终端模块2还用于：进入自动校准状态时，识别第二图像，以得到面板与光影投射口的相对位置，根据相对位置调整面板或光影投射口的位置，直至相对位置满足校准要求。
在本实施例中，民族乐器智能辅学系统在使用前还需要进行校准，即校准面板与光影投射口的相对位置，使得光影投射口投影的可视化展示数据能够精准地对应到面板上的琴弦。其中校准方法包括手动校准和自动校准，民族乐器智能辅学系统可以在终端模块2开机时自动进入校准状态，也可以由学员发起校准指令，进入校准状态。
当民族乐器智能辅学系统进入手动校准状态时，首先调整投影模块3的角度或者是民族乐器1的位置，使得光影投射口尽量垂直摆放向着面板方向，然后投影模块3获取可视化校准数据，将可视化校准数据通过光影投射口投影至民族乐器1的面板上，可视化校准数据专门用于校准，这样用户可以通过人眼观察投影在面板上的可视化校准数据，并手动调整面板或光影投射口的位置。
当民族乐器智能辅学系统进入自动校准状态时，同样投影模块3将可视化校准数据投影至民族乐器1的面板上，采集模块4在进入自动校准状态时，持续采集第二图像，直至退出自动校准状态。其中第二图像中包含民族乐器1的面板和投影至面板上的可视化校准数据。采集模块4可以包括独立于终端模块2设置的摄像头或集成在终端模块2内设置的摄像头。终端模块2进入自动校准状态时，接收到第二图像，从第二图像识别出面板与光影投射口的相对位置，其中相对位置可以为面板上琴弦的位置以及对应的可视化校准数据的位置之间的偏差，例如假设本该投影到该琴弦的可视化校准数据最后投影到距离该琴弦1cm的位置处，那么其相对位置为1cm。终端模块2根据相对位置调整面板或光影投射口的位置，直至相对位置满足校准要求，其中校准要求可以在在出厂前统一进行出厂设置，也可以供学员自行设置，例如设置校准要求为相对位置小于0.5cm。
进一步地，在一些实施例中，终端模块2具体用于：根据配置的弹奏速度和练习模式生成可视化展示数据。
在本实施例中，民族乐器智能辅学系统在弹奏前可以配置弹奏速度和练习模式，其中不同的乐谱可以设置相同的弹奏速度和练习模式，也可以设置不同的弹奏速度和练习模式。练习模式可以是测评模式或常规练习模式，常规练习模式可以设置弹奏速度、左右手、可重复练习段落。当配置完的弹奏速度和练习模式，终端模块2可以根据配置的弹奏速度和练习模式生成可视化展示数据。
进一步地，在一些实施例中，采集模块4还用于：采集包含民族乐器1被弹奏时学员的姿态信息和手势信息的第三图像；
终端模块2还用于：获取第三图像，分析第三图像的姿态信息和/或手势信息，当存在姿态和/或手势错误时，生成提示信息。
在本实施例中，终端模块2还具有纠正功能。采集模块4在学员弹奏时，可以拍摄包含学员的姿态信息和手势信息在内的第三图像。例如在弹奏古筝时，姿态包括学员的坐姿等等。手势包括弹奏动作是否保持虎口为C形等等。终端模块2当检测到学员的姿态和/或手势错误时，生成提示信息，终端模块2可以在整个弹奏过程中，标出错误的姿势和错误的手势，并在弹奏完成后通过语音进行提示。
进一步地，在一些实施例中，终端模块2具体用于：将姿态信息或手势信息与标准动作进行对比，以得到标准度评分，根据标准度评分判断姿态和/或手势是否错误。
在本实施例中，终端模块2可以设置姿势检测规则、手势检测规则和记分逻辑，终端模块2上存储有所有标准动作，标准动作包括标准姿势和标准手势，终端模块2在判断姿态和/或手势是否错误时，将姿态信息或手势信息与标准动作进行对比，根据对比结果查询记分逻辑，得到标准度评分。标准度评分能够反应出学员的姿态和手势与标准动作的差距，例如差距越大，标准度评越低。
进一步地，在一些实施例中，民族乐器还包括设置在面板上的若干个琴弦；
可视化展示数据包括投影至面板上各个琴弦位置处的引导点和判定点；其中判定点的位置为所在琴弦的拨弦位置，引导点向所在位置处的琴弦上的判定点移动；引导点与判定点重合的时刻表征拨弦位置的拨弦时刻。
在本实施例中，民族乐器智能辅学系统中，在引导点和判定点重合的时候，学员就可以进行拨弦。参见图3，判定点可以设置成空心菱形，判定点固定静止投影在面板的最佳拨弦位置上。引导点可以设置成实心带有白色描边的菱形，引导点可以向判定点逐渐靠近，二者完全重合的时刻为该音符最佳的拨弦时机。例如当在民族乐器的某一个琴弦上投影判定点时，还需要在该琴弦上投影引导点，引导点可以从面板的中间位置开始投影，向判定点移动，引导点也可以在与判定点一定距离位置开始投影，向判定点移动。民族乐器智能辅学系统采用引导点向判定点移动的方式提醒学员做好拨弦的准备，采用引导点和判定点重合即拨弦的方式让学员更好地掌握最佳的拨弦时间，从而在长期训练下，学员能够更好地掌握最佳的拨弦时间和拨弦位置，提升练习效果。
进一步地，在一些实施例中，当引导点从右侧向左侧移动、且接触到判定点时，表征用左手拨弦；当引导点从左侧向右侧移动、且接触到判定点时，表征用右手拨弦。
在本实施例中，民族乐器智能辅学系统中，判定点可以投影至面板的任何位置，例如投影到面板的中间位置或两侧位置。民族乐器智能辅学系统可以用引导点的运动方向区分左右手弹奏，参见图4，当引导点从右侧向左侧移动、且接触到判定点时，表征用左手拨弦；当引导点从左侧向右侧移动、且接触到判定点时，表征用右手拨弦。这种方式具有两种优势：一是由于左右手在弹奏时容易遮挡同侧的区域，所以采用这种方式能够避免学员弹奏时遮挡同侧的区域，避免视觉盲区。二是符合人的自然反应，让学员提前做好准备。当引导点平移且逐渐接近右手(或左手)时，学员下意识的认知是做好右手(或左手)准备，右手(或左手)即将要拨弦。
进一步地，在一些实施例中，民族乐器智能辅学系统可以以不同的颜色代表不同的手指拨弦，例如用红色表示用大拇指拨弦，蓝色表示用食指拨弦，橙色表示用中指拨弦，绿色表示用无名指拨弦，紫色表示用小指拨弦。这样对于初级学员来说无需花太多时间记忆颜色。学员也可以定制义甲胶布，建立不同颜色的胶布与手指之间一一对应的关系，在学员进行弹奏时，根据可视化展示数据中光影的颜色，使用相同颜色的义甲胶布对应的手指拨弦即可，这样随着弹奏次数的不断增加，学员对颜色与手指的对应关系将会更加深刻的感受。
进一步地，在一些实施例中，终端模块2具体用于计算音频数据和乐谱中节奏的差异，根据差异得到评分结果。
在本实施例中，终端模块2获取到音频数据后，判断音频数据中的声音和乐谱中节奏是否在一定的差异范围内，并根据差异得到评分结果。差异可以为音分偏差量。例如设置四个判定等级，每个判定等级可以设置对应的音分偏差范围，当差异落入某个音分偏差范围内时，确定学员的弹奏属于该音分偏差范围对应的判定等级，例如设置音分偏差范围设置为±10音分，四个判定等级分别为：PERFECT——精准拨中、GOOD——有拨弦偏差、BAD——过早/过晚拨弦、MISS——未拨中弦。若判定结果为PERFECRT或GOOD，评分结果加1。民族乐器智能辅学系统还可以综合手势的标准度评分、姿态的标准度评分、音频数据的差异进行评分，得到最后的评分结果。
进一步地，在一些实施例中，参见图2，民族乐器智能辅学系统还包括：
移动终端6：与终端模块2连接，移动终端6用于接收终端模块2的评分结果。
在本实施例中，当学员弹奏完后，终端模块2能够同步将评估结果传输给学员持有的移动终端6，学员可查看移动终端6的评估结果，以了解个人弹奏水平。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种民族乐器智能辅学系统，适用于具有面板的民族乐器，其特征在于，所述民族乐器智能辅学系统包括：
终端模块：用于根据乐谱文件得到乐谱的可视化展示数据；终端模块还用于根据反馈数据得到评分结果；
投影模块：与所述终端模块连接，所述投影模块用于获取所述可视化展示数据，并将所述可视化展示数据通过光影投射口投影至所述民族乐器的面板上；
采集模块：与所述终端模块连接，所述采集模块用于采集所述民族乐器被弹奏时的所述反馈数据；所述反馈数据包括音频数据、视频数据和乐谱图像数据。
2.根据权利要求1所述民族乐器智能辅学系统，其特征在于，所述终端模块具体用于：
从乐谱数据库中选择一所述乐谱文件；所述乐谱数据库中存储至少一个乐谱文件；
或，获取包含乐谱的第一图像，识别所述第一图像，以得到所述乐谱文件。
3.根据权利要求1所述民族乐器智能辅学系统，其特征在于，
所述投影模块还用于：进入手动校准状态或自动校准状态时，获取可视化校准数据，将所述可视化校准数据通过光影投射口投影至所述民族乐器的面板上；
所述采集模块还用于：进入所述自动校准状态时，持续采集包含所述民族乐器的面板和投影至所述面板上的可视化校准数据的第二图像；
终端模块还用于：进入所述自动校准状态时，识别所述第二图像，以得到所述面板与所述光影投射口的相对位置，根据所述相对位置调整所述面板或所述光影投射口的位置，直至所述相对位置满足校准要求。
4.根据权利要求1所述民族乐器智能辅学系统，其特征在于，所述终端模块具体用于：根据配置的弹奏速度和练习模式生成所述可视化展示数据。
5.根据权利要求1所述民族乐器智能辅学系统，其特征在于，
所述采集模块还用于：采集包含所述民族乐器被弹奏时学员的姿态信息和手势信息的第三图像；
所述终端模块还用于：获取所述第三图像，分析所述第三图像的姿态信息和/或手势信息，当存在姿态或手势错误时，生成提示信息。
6.根据权利要求5所述民族乐器智能辅学系统，其特征在于，所述终端模块具体用于：将所述姿态信息或手势信息与标准动作进行对比，以得到标准度评分，根据所述标准度评分判断所述姿态或所述手势是否错误。
7.根据权利要求1所述民族乐器智能辅学系统，其特征在于，
所述民族乐器还包括设置在所述面板上的若干个琴弦；
所述可视化展示数据包括投影至所述面板上各个琴弦位置处的引导点和判定点；其中所述判定点的位置表征所在琴弦的拨弦位置，所述引导点向所在位置处的琴弦上的判定点移动；所述引导点与所述判定点重合的时刻表征所述拨弦位置的拨弦时刻。
8.根据权利要求7所述民族乐器智能辅学系统，其特征在于，
当所述引导点从右侧向左侧移动、且接触到所述判定点时，表征用左手拨弦；当所述引导点从左侧向右侧移动、且接触到所述判定点时，表征用右手拨弦。
9.根据权利要求1所述民族乐器智能辅学系统，其特征在于，
所述终端模块具体用于计算所述音频数据和所述乐谱中节奏的差异，根据所述差异得到所述评分结果。
10.根据权利要求1所述民族乐器智能辅学系统，其特征在于，所述民族乐器智能辅学系统还包括：
移动终端：与所述所述终端模块连接，所述移动终端用于接收所述终端模块的所述评分结果。
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