一种小提琴多维度评测系统和方法与流程

本发明涉及弦乐识别，尤其是涉及一种小提琴多维度评测系统和方法。

背景技术：

1、小提琴公认是一种很难掌握的乐器，它不像钢琴、木管乐器那样有固定的按键，也不像吉他、琵琶那样有固定的品，也不像竖琴、古筝一样有对应的弦。因此，只凭眼睛，你只能锁定大致的音高位置，音准需要自己完全按照耳朵和长期的训练来辨认。

2、小提琴演奏的弓法也千变万化，决定了演奏出来的音的轻重缓急，以及每个音之间的关系。前后两个音之间是连是断，强弱对比如何，是颗粒感还是延绵感，双音是否均匀等，完全有赖于琴弓的分配与运用。

3、现有技术的小提琴评测系统采用通过音频采集小提琴的发音，通过对音频的频谱分析得到音高，再和原谱对比判断演奏对错，其识别方法仍有许多不足之处：其系统的识别率比较低，多音情况难以判断，也无法判断小提琴的把位，对于运弓、揉弦等小提琴的技巧更加无从判断，只能作为小提琴初学者把握音准的辅助工具，无法帮助提高小提琴演奏的技巧。

4、因此，现有技术亟需一种能够从多维度采集小提琴演奏中的音高、把位、揉弦、运弓数据，评测学员演奏中存在的音准和演奏技巧问题的小提琴多维度评测系统和方法。

技术实现思路

1、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小提琴多维度评测系统和方法，该发明能够从多维度采集小提琴演奏中的音高、把位、揉弦、运弓数据，评测学员演奏中存在的音准和演奏技巧问题，从而提高小提琴练习的效率，摆脱盲目的、机械的重复训练。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、根据本发明的第一个方面，本发明提供一种小提琴多维度评测系统，包括小提琴身、小提琴弓、主机和智能设备，小提琴身上设有电容触摸板和第一陀螺仪传感器，小提琴弓上设有第二陀螺仪传感器，主机设有声音采集模块，主机的输入端与电容触摸板、第一陀螺仪传感器和第二陀螺仪传感器通讯连接，主机的输出端与智能设备无线连接，智能设备接收主机发送的数据，对演奏者演奏的乐曲进行多维度评测，评测包括：

4、音高和把位评测：根据声音采集模块采集的音频数据和电容触摸板感应的手指按压位置，确定多音的音高和把位；

5、弓位和弓法评测：根据第一陀螺仪传感器和第二陀螺仪传感器之间的夹角，确定演奏者拉的弓位，结合加速度，确定演奏者的弓法；

6、揉弦幅度评测：根据电容触摸板的感应值，确定演奏者揉弦的幅度；

7、节奏快慢评测：根据电容触摸板的感应时间和第二陀螺仪传感器的探测数据，确定演奏者按下一个音并拉响的持续时间，进而确定演奏者演奏中的节奏快慢；

8、将评测结果与预先构建并训练好的标准演奏模型的输出结果进行对比，生成演奏者演奏乐曲的评分结果，指出演奏者在小提琴演奏中音高和技巧的不足。

9、优选地，标准演奏模型包括固定模型和示范模型，所述示范模型以bp神经网络为框架，以专业演奏者和老师多人的演奏数据作为输入数据，训练得到。

10、优选地，电容触摸板设于小提琴身的指板上，与主机连接于琴劲处。

11、优选地，第二陀螺仪传感器设于小提琴弓的弓尾处。

12、优选地，主机与电容触摸板、第一陀螺仪传感器和第二陀螺仪传感器之间通过无线蓝牙通讯连接。

13、优选地，主机将电容触摸板、第一陀螺仪传感器、第二陀螺仪传感器和声音采集模块采集的数据进行加密后，发送至智能设备。

14、优选地，智能设备的应用软件对主机发送的加密数据进行解码，根据解码后的数据对演奏者演奏的乐曲进行多维度评测。

15、根据本发明的第二个方面，本发明提供一种应用如上任一所述的小提琴多维度评测系统的小提琴多维度评测方法，包括如下步骤：

16、获取演奏者演奏乐曲的音频数据，演奏者演奏过程中手指的按压位置、按压力度和按压时间，演奏者演奏过程中小提琴身和小提琴弓的加速度和之间的夹角，进行多维度评测，包括：

17、音高和把位评测：根据音频数据和演奏者演奏过程中手指的按压位置，确定多音的音高和把位；

18、弓位和弓法评测：根据演奏者演奏过程中小提琴身和小提琴弓之间的夹角，确定演奏者拉的弓位，结合加速度，确定演奏者的弓法；

19、揉弦幅度评测：根据演奏者演奏过程中手指的按压力度，确定演奏者揉弦的幅度；

20、节奏快慢评测：根据演奏者演奏过程中手指的按压时间和演奏者演奏过程中小提琴弓的加速度，确定演奏者按下一个音并拉响的持续时间，进而确定演奏者演奏中的节奏快慢；

21、将评测结果与预先构建并训练好的标准演奏模型的输出结果进行对比，生成演奏者演奏乐曲的评分结果，指出演奏者在小提琴演奏中音高和技巧的不足。

22、优选地，标准演奏模型以bp神经网络为框架，以专业演奏者和老师多人的演奏数据作为输入数据，训练得到。

23、优选地，通过fft算法，根据音频数据确定多音的音高。

24、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

25、本发明从多维度采集小提琴演奏中的音高、把位、揉弦、运弓数据，分析学员演奏中存在的音准和演奏技巧问题，从而提高小提琴练习的效率，摆脱盲目的、机械的重复训练

技术特征：

1.一种小提琴多维度评测系统，其特征在于，包括小提琴身(1)、小提琴弓(2)、主机(3)和智能设备(4)，所述小提琴身(1)上设有电容触摸板和第一陀螺仪传感器，所述小提琴弓(2)上设有第二陀螺仪传感器，所述主机(3)设有声音采集模块，所述主机(3)的输入端与所述电容触摸板、所述第一陀螺仪传感器和所述第二陀螺仪传感器通讯连接，所述主机(3)的输出端与所述智能设备(4)无线连接，所述智能设备(4)接收所述主机(3)发送的数据，对演奏者演奏的乐曲进行多维度评测，评测包括：

2.根据权利要求1的一种小提琴多维度评测系统，其特征在于，所述标准演奏模型包括固定模型和示范模型，所述示范模型以bp神经网络为框架，以专业演奏者和老师多人的演奏数据作为输入数据，训练得到。

3.根据权利要求1的一种小提琴多维度评测系统，其特征在于，电容触摸板设于所述小提琴身(1)的指板上，与所述主机(3)连接于琴劲处。

4.根据权利要求1的一种小提琴多维度评测系统，其特征在于，所述第二陀螺仪传感器设于所述小提琴弓(2)的弓尾处。

5.根据权利要求1的一种小提琴多维度评测系统，其特征在于，所述主机(3)与所述电容触摸板、所述第一陀螺仪传感器和所述第二陀螺仪传感器之间通过无线蓝牙通讯连接。

6.根据权利要求1的一种小提琴多维度评测系统，其特征在于，所述主机(3)将所述电容触摸板、所述第一陀螺仪传感器、所述第二陀螺仪传感器和所述声音采集模块采集的数据进行加密后，发送至所述智能设备(4)。

7.根据权利要求6的一种小提琴多维度评测系统，其特征在于，所述智能设备(4)的应用软件对所述主机(3)发送的加密数据进行解码，根据解码后的数据对演奏者演奏的乐曲进行多维度评测。

8.一种应用如权利要求1～7任一所述的小提琴多维度评测系统的小提琴多维度评测方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8的小提琴多维度评测方法，其特征在于，标准演奏模型以bp神经网络为框架，以专业演奏者和老师多人的演奏数据作为输入数据，训练得到。

10.根据权利要求8的小提琴多维度评测方法，其特征在于，通过fft算法，根据音频数据确定多音的音高。

技术总结
本发明涉及一种小提琴多维度评测系统和方法，系统包括小提琴身、小提琴弓、主机和智能设备，小提琴身上设有电容触摸板和第一陀螺仪传感器，小提琴弓上设有第二陀螺仪传感器，主机设有声音采集模块，主机的输入端与电容触摸板、第一陀螺仪传感器和第二陀螺仪传感器通讯连接，主机的输出端与智能设备无线连接，智能设备接收主机发送的数据，对演奏者演奏的乐曲进行多维度评测，评测包括音高、把位、弓位、弓法、揉弦幅度和节奏快慢评测；将评测结果与标准演奏模型的输出结果进行对比，指出演奏者在小提琴演奏中音高和技巧的不足。与现有技术相比，本发明从多维度评测小提琴演奏中存在的音准和演奏技巧问题，从而提高小提琴练习的效率。

技术研发人员：高建平
受保护的技术使用者：上海渐华科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/26