[發明專利]一種鋼琴演奏評估方法及系統

在審

• 申請號: 201710077358.8
• 申請日: 2017-02-14
• 公開（公告）號: CN106935236A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 李偉
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G10H1/00
• 分類號: G10H1/00;G10L25/18
• 代理公司: 北京高沃律師事務所11569
• 代理人: 王加貴

技術領域

本發明涉及音樂評估領域，特別是涉及一種鋼琴演奏評估方法及系統。

背景技術

鋼琴，因為它的易上手性和藝術性，擁有大量業余愛好者和專業學習者。通常情況下，鋼琴學習需要有專業老師的指導，在教學的同時對鋼琴學員在演奏過程中發生的錯誤進行糾錯。然而，專業老師無法每時每刻地關注每一個練習者，因此在大多數時間里，練習者需要獨立練習從而能夠準確、流暢地彈奏鋼琴。盡管很多初學者會用各種錄音設備錄下專業老師彈奏的相對“準確”的版本，但是由于初學者對于音符的認知比較淺顯，當一名初學者在練習鋼琴曲時，他并不能判斷自己所彈奏結果是否與老師彈奏的版本一致，即使能判別出不同但也無準確地找到出錯的位置。這決定了他必須等到下次教學通過專業老師的評判來做出糾正，從而導致練習效率低下，這顯然是無法接受的。

而現有技術中，能夠輔助初學者在剛開始練習鋼琴時也能在沒有老師的陪伴下獨立地找到彈奏的錯誤并及時進行糾正的相關技術鮮有涉及，使鋼琴練習者練習時的效率和最終樂曲演奏的準確率難以快速的提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋼琴演奏評估方法及系統，使鋼琴練習者在沒有老師的陪伴下能夠獨立地找到彈奏的錯誤并及時的糾正，提高練習效率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種鋼琴演奏評估方法，所述方法包括：

獲取待評估音樂；

獲取樣本音樂；

提取所述待評估音樂的半音類特征；

提取所述樣本音樂的半音類特征；

采用動態時間規整(Dynamic time wrapping，DTW)算法對所述待評估音樂的半音類特征和所述樣本音樂的半音類特征進行匹配比較，得到所述待評估音樂與所述樣本音樂不相匹配的出錯時間點；

提取所述樣本音樂在所述出錯時間點的正確的頻譜特征；

對所述正確的頻譜特征進行處理，得到正確的音符。

可選的，所述提取所述樣本音樂在所述出錯時間點的正確的頻譜特征，具體包括：

提取所述樣本音樂在所述出錯時間點的音樂信號；

采用短時傅里葉變換方法對所述出錯時間點的音樂信號進行處理，得到所述音樂信號的頻譜特征。

可選的，所述對所述正確的頻譜特征進行處理，得到正確的音符，具體包括：

獲取所述正確的頻譜特征；

對所述正確的頻譜特征進行非負矩陣分解(Non-negative matrix factorization，NMF)，得到和弦中各音高的頻譜特征；

根據各所述音高的頻譜特征計算各所述音高的頻率；

將各所述音高的頻率轉換為音符；

將所述音符輸出。

可選的，在所述對所述正確的頻譜特征進行非負矩陣分解之前，還包括：

對所述正確的頻譜特征進行去噪處理。

可選的，所述采用動態時間規整算法對所述待評估音樂的半音類特征和所述樣本音樂的半音類特征進行匹配比較，得到所述待評估音樂與所述樣本音樂不相匹配的出錯時間點，具體包括：

采用基于節拍的分幀方式對所述待評估音樂的半音類特征和所述樣本音樂的半音類特征分別進行分幀；

采用動態時間規整算法對分幀后的所述待評估音樂的半音類特征和所述樣本音樂的半音類特征進行匹配比較，得到所述待評估音樂與所述樣本音樂不相匹配的出錯時間點。

本發明還提供了一種鋼琴演奏評估系統，所述系統包括：

待評估音樂獲取模塊，用于獲取待評估音樂；

樣本音樂獲取模塊，用于獲取樣本音樂；

待評估音樂特征提取模塊，用于提取所述待評估音樂的半音類特征；

樣本音樂特征提取模塊，用于提取所述樣本音樂的半音類特征；

匹配比較模塊，用于采用動態時間規整算法對所述待評估音樂的半音類特征和所述樣本音樂的半音類特征進行匹配比較，得到所述待評估音樂與所述樣本音樂不相匹配的出錯時間點；

正確頻譜特征提取模塊，用于提取所述樣本音樂在所述出錯時間點的正確的頻譜特征；

正確音符確定模塊，用于對所述正確的頻譜特征進行處理，得到正確的音符。

可選的，所述正確頻譜特征提取模塊，具體包括：

音樂信號提取單元，用于提取所述樣本音樂在所述出錯時間點的音樂信號；

頻譜特征確定單元，用于采用短時傅里葉變換方法對所述出錯時間點的音樂信號進行處理，得到所述音樂信號的頻譜特征。

可選的，所述正確音符確定模塊，具體包括：