[發明專利]小提琴綜合輔助學習的方法、裝置、軟件與系統

在審

• 申請號: 201910584068.1
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110379253A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 王菲
• 主分類號: G09B15/02
• 分類號: G09B15/02;G09B15/04;G09B15/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于小提琴輔助學習技術領域。本發明設計的方法是根據學習者演奏的聲音和手指/手臂的動作，判斷其演奏過程中音準、節奏等問題的原因，給出改進意見。本發明設計的裝置包括聲音數據采集裝置，實時采集演奏聲音；手臂姿勢采集裝置，實時采集手臂動作；指法數據采集裝置，實時采集當指尖揉按位置、時長；綜合輔助學習裝置，是本系統的核心裝置，實現數據存儲、音準節奏識別、指法匹配識別、手臂姿態識別、系統控制以及系統服務管理。本發明設計的軟件為移動APP軟件，顯示采集的各類數據，并將各類判斷結果展現給學習者。本發明設計的系統如圖1所示，由上述裝置和軟件組合而成。

技術領域

本發明屬于小提琴輔助學習技術領域，特別涉及小提琴輔助學習的方法、裝置與系統。

背景技術

小提琴是現代管弦樂隊弦樂組中最主要的樂器，是具有高難度演奏技巧的獨奏樂器。小提琴學習者面對的難點，一是音準控制，需要左手反轉180度按壓琴弦，且需要揉弦、把位靈活切換；二是節拍控制，需要依靠右手準確控制拉弓的節奏和弓弦接觸；三是音色控制，需要左手指法和右手臂姿勢完美配合。這就需要學生從基礎技法開始不間斷的大量重復訓練，直至形成肌肉記憶，才算真正習得小提琴演奏技法。在學習過程中，需要音樂老師實時輔導監督學生的練習，從而產生高昂的學習費用。

學習者在自己獨立練習小提琴的過程中，經常會不了解自己的演奏情況，有時出現錯誤也不能及時發現。只能等到老師輔導監督時，才能糾正錯誤，不能在第一時間發現問題，容易形成不良習慣以致后續難以改正，這樣不利于提高練習的精確度，導致練習效率較低。如果能提供一種小提琴輔助學習裝置，實時發現學習者在練習中音準、音色、節奏等方面的問題點，并給出改進的建議，將能大大提高小提琴學習者的學習效率和速度。

利用聲音識別技術、觸摸感知技術和人體動作識別技術，實時獲取學習者演奏小提琴過程中的曲目音符、左手指尖按壓位置、右手臂的拉弓姿勢，進而判斷學習者音準、音色和節奏錯誤，并給出對應樂譜演奏的改進意見，將有望擺脫傳統的演奏學習過程，降低小提琴演奏學習的門檻。

發明內容：

本發明設計的方法是預先分析指定曲目，得出曲目的音符和順序、曲目的節奏等信息，根據音符與手指按壓位置關系得出手指按壓序列，根據曲目節奏確定手指按壓的時間，根據曲目節奏確定手臂拉弓姿勢；采用技術手段實時識別小提琴學習者演奏曲目的音符、指尖按壓位置、手臂的拉弓姿勢；比較預先分析數據與實時采集識別數據，判斷學習者的音準、節奏等方面的問題點，實時給出音準、節奏錯誤提示和音符順序錯誤提示，事后給出指法、手臂姿勢錯誤所在曲譜位置及詳細情況。本發明最核心的一點是，將樂譜的音符、節奏等因素與學習者的演奏聲音、動作對比，有針對性的發現學習者的演奏問題，提高學習效率。本方法又詳細劃分為曲譜分析方法、音準節奏識別方法、指法匹配識別方法和手臂姿態識別方法，各方法的詳細描述如下：

本發明設計的曲譜分析方法，首先將譜曲的每個音符換算成指定的音頻，其次根據曲譜的節拍，確定每個音符的演奏時長；再次根據譜曲的音符和音符演奏時長，確定對應每個音符的手指觸摸琴把的位置和時長；最后根據譜曲的音符、音節及節拍，分析手臂在整個曲譜演奏過程中整體的運動方向、速度。基于上述過程方法，為曲譜的音符、節拍與演奏聲音、手指按壓位置、手臂拉弦動作建立了映射關系，實現了對指定譜曲的分析。

本發明設計的音準節奏識別方法，通過實時采集小提琴學習者演奏的聲音獲取每個音符的頻率數據，根據頻率數據判斷其對應那個音符，按照音符順序與曲譜預先分析出的音符數據比對，檢查演奏的音符是否匹配，若匹配則判定演奏的音準和順序正確。同時計算聲音數據中每個音符之間的時間間隔，與曲譜預先分析出的音符時長數據比對，檢查演奏的音符的時長是否匹配，若匹配則判定演奏的節奏正確。上述判定中，音準的判定是基礎，若演奏的音準不正確，則就不進行節奏的判斷。