一种虚拟键盘乐器的远程教学方法技术

本发明专利技术涉及一种键盘乐器的远程教学方法，所述方法传输的数据块只包括动作变化时的数据，使得传输数据的量大大减小，降低了音乐远程教学对硬件的要求，大大节约硬件成本；另外，本发明专利技术可以形成虚拟的键盘乐器，降低了偏远地区的孩子接受音乐教育的成本，提高了老师的教学体验，不仅支持虚拟乐器，也支持物理乐器的真实弹奏进行数据传输；可以形成优质音乐教育资源共享，让偏远地区的孩子们能够上专业的音乐课堂。

A Long-distance Teaching Method for Virtual Keyboard Instruments

The invention relates to a remote teaching method for keyboard musical instruments. The data block transmitted by the method only includes the data when the action changes, which greatly reduces the amount of data transmitted, reduces the requirement of hardware for music remote teaching, and greatly saves the cost of hardware. In addition, the invention can form a virtual keyboard musical instrument, and reduces the cost of music education for children in remote areas. It improves teachers'teaching experience, not only supports virtual instruments, but also supports the real playing of physical instruments for data transmission; it can form a high-quality music education resources sharing, so that children in remote areas can attend professional music classes.

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟键盘乐器的远程教学方法
本专利技术涉及音乐教育信息化
，具体涉及一种键盘乐器的远程教学方法。该方法可广泛应用于异地远程的音乐信息化教学，特别是偏远地区、教育、教学资源匮乏地区的音乐教学。
技术介绍
音乐是滋润心灵的雨露，是哺育感情的乳汁，在培养人的高尚情感及审美情趣方面自然起着其他艺术形式所不可替代的作用。音乐教育具有形象性、情感性、愉悦性三大基本特征，让学生充分享受健康的音乐作品能够触及学生的心灵深处，陶冶学生的情操，使学生的综合素质得到全面提升。任何思想品德教育如果没有情感的基础，只能成为空洞的说教，音乐在实现思想教育作用时，并不是靠强制的方式，它依靠音乐鲜明的节奏、优美的旋律、丰富的和声、美妙的音色来表情达意，因而能直接触动学生的情感中枢，震撼学生的心灵，对学生情感世界、思想情操以及道德观念的渗透和影响是巨大的。音乐教育，可以帮助学生形象地认识客观世界，扩大知识面。音乐课让学生欣赏和歌唱时，学生的注意力、记忆力和想象力都会得到发展，思维会变得更加活跃。让学生弹奏乐器，使学生手、脑、眼、耳并用，锻炼他们的创造能力。以上这些事实说明，正确的音乐教育对学生智力发展具有强大的促进作用，可全面提高学生的综合素质。由于我国经济发展很不平衡，在一些偏远山区，由于物质条件所限，教育教学资源极度匮乏，很多学校都没有专业的音乐老师，个别学校甚至还没有开设音乐课，学生也无法接受好的音乐教育。随着数字技术(DigitalTechnology)的发展，中国自20世纪90年代末开始提出并实施教育信息化工程，但由于音乐教育的特殊性，特别是在互动教学、效果反馈和实时性等方面，音乐教育信息化对技术的要求要远远高于其它行业，这主要体现在以下方面：1.乐器匮乏，偏远地区的条件有限，学校没有办法配备各种乐器。2.实时性要求高，由于音乐是必须跟随节拍的，老师的声音和动作必须在极短的时间内被学生听到和看到。3.互动性要求高，音乐教学一定要让孩子参与进来，和老师产生互动。例如在同一架钢琴上弹奏。4.实时反馈，学生的各种操作要能实时反馈给老师，老师才能掌握教学的效果。在现阶段，远程教学主要依赖视频技术，显而易见，视频只能作为信息传输的载体，把声音和画面传递给学生，无法让学生亲自参与进来。因此无法解决乐器匮乏的问题。现阶段基于视频技术的远程教学方法，无法满足音乐教育的需求。同时，视频的延迟相对较高，而音乐教育高实时性的要求，视频技术无法满足。在互动性方面，视频只能将两个独立的画面(老师的画面和学生的画面)分开呈现，无法让身在异地的老师和学生在同一个乐器上面共同操作，因此也更谈不上实时反馈了。键盘乐器在音乐教育中处于非常重要的位置，大部分的音乐课程都可以通过键盘乐器来实现。若可以满足键盘乐器的远程教学需求，就可以很大程度上解决偏远地区音乐教育的问题。而这种实现方案，应该达到以下要求：一，能够虚拟乐器；二，占用极低带宽；三，允许双向互动操作；四，实时反馈师生双方的操作结果。五，当老师开放学生弹奏权限时，学生的操作也可以返回给老师端，从而实现学生和老师同弹一架琴的效果。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中出现的问题，本专利技术提供一种虚拟键盘乐器的远程教学方法。本专利技术采用的技术方案如下，所述方法包括以下步骤：步骤1、通过计算机程序绘制虚拟键盘，允许通过触控设备进行操作；或者支持硬件设备连接，允许老师通过电子钢琴等物理硬件设备，代替触控设备进行操作。步骤2、精确描述操作动作，包括动作类型(琴键按下或琴键抬起)、动作产生的时间、动作的附加数据(按下力度和键位)，然后将这些动作数据按照时间顺序排列，以二进制的形式进行描述，形成二进制数据序列。步骤3、通过网络将二进制数据序列进行发送，远端(学生端)通过计算机程序进行接收，根据步骤2所描述的数据结构，进行反向解析，获得按照时间顺序进行排列的弹奏的动作数据，包括动作类型(琴键按下或琴键抬起)、动作产生的时间和动作的附加数据(弹奏力度和键位)，然后根据这些数据，控制当前程序的虚拟键盘播放对应的声音，并根据弹奏力度控制音量，从而完全还原远程老师的操作动作。步骤1，具体地，计算机程序在输出设备(如触控屏幕、电子白板等)上显示键盘乐器的键盘，并允许老师根据需求修改音程和音域。老师则可以通过触控设备来触发虚拟键盘乐器的琴键(比如老师直接用手指在触摸屏上弹奏)，从而弹奏音乐。优选地，老师还可以使用现有的电钢琴、MIDI键盘等电子乐器，可以通过标准的MIDI接口或USB接口等，接入到计算机，从而代替触控设备作为老师的弹奏输入设备。步骤2，具体地，动作数据会根据动作的不同，形成对应的数据块，并按照时间顺序进行排列，形成二进制数据序列进行传输，数据块的具体结构如下：数据块包括三大部分，一是动作类型，即琴键的按下或抬起，动作类型只记录变化的工作过程，比如从抬起状态到按下状态，这时的动作类型是按下，从按下状态到抬起状态，这时记录的动作类型是抬起。从按下到抬起的持续时间不做记录，在这个过程中，始终认为按键是按下状态，直到发生抬起状态为止。从而保持和钢琴弹奏完全一致的弹奏流程。即按键按下后，只要不抬手，就可以持续发音。一但抬手，且没有踩下延音踏板的前提下，则声音马上终止。二是动作产生的时间，即按下或抬起动作在时间轴上的时间点，三是动作的附加数据，即琴键的弹奏力度和键位信息。步骤3，具体地，二进制数据序列流传输到学生端后，计算机程序根据步骤2所描述的数据结构，进行反向解析，获得按照时间顺序进行排列的弹奏动作数据。比如从老师端发送过来的多个数据块如下：在学生的客户端，12秒13时，显示按键5按下，按键5对应的音响起，在按键上方或按键本身以颜色深浅、能量块或数字的形式(类似手机电池电量的显示方式)显示弹奏力度，12秒15时，显示按键5抬起，这时的弹奏力度为0。为了更好的模拟真实钢琴，程序内提供了一个延音开关。可以由老师打开或关闭。在开启延音开关的前提下，在抬起按键后，对应的声音会持续播放。并逐步衰减，直到声音为0为止。为了更好的模拟更多乐器，和实现更多的扩展功能，当键位为特殊数字时(钢琴共有88键，若键位大于88，即可用来定义扩展功能)，可以用来通知客户端更改音色。从而使本方法可以模拟多种乐器音色。当老师开放学生端的弹奏权限时，学生的操作(弹奏动作)也可以以同样的方式返回给老师端，老师可以检查学生的学习效果，实现学生和老师同弹一架琴的效果。老师和学生也可以同时进行合奏。本专利技术的有益的技术效果：数据块只包括动作变化时的数据，使得传输数据的量大大减小，降低了音乐远程教学对硬件的要求，大大节约硬件成本；另外，本专利技术可以形成虚拟的键盘乐器，降低了偏远地区的孩子接受音乐教育的成本，提高了老师的教学体验，不仅支持虚拟乐器，也支持物理乐器的真实弹奏进行数据传输；可以形成优质音乐教育资源共享，让偏远地区的孩子们能够获得专业的音乐课堂教育，当老师开放学生端的弹奏权限时，学生的操作(弹奏动作)也可以返回给老师端，老师可以检查学生的学习效果，实现学生和老师同弹一架琴的效果，真正实现了音乐教育的远程互动教学。附图说明附图1为本专利技术虚拟键盘乐器远程教学系统示意图。附图2为数据块的数据结构示意图。具体实施方式参见附图1-2，附图1为本专利技术虚拟键盘乐器远本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟键盘乐器的远程教学方法，其特征在于，所述远程教学方法包括以下步骤：步骤1、在老师端通过计算机程序绘制虚拟键盘，允许通过触控设备进行操作；步骤2、以数据块的形式描述操作动作，包括动作类型、动作产生的时间和动作的附加数据，然后将这些动作数据按照时间顺序排列，形成二进制数据序列；步骤3、通过网络将步骤2所述的二进制数据序列进行发送，学生端通过计算机程序进行接收，根据步骤2描述的数据结构，进行反向解析，获得按照时间顺序进行排列的弹奏的动作数据，包括动作类型、动作产生的时间和动作的附加数据，然后根据上述动作数据，控制学生端当前程序的虚拟键盘播放对应的声音，并根据弹奏力度控制音量，从而还原远程老师的操作动作。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟键盘乐器的远程教学方法，其特征在于，所述远程教学方法包括以下步骤：步骤1、在老师端通过计算机程序绘制虚拟键盘，允许通过触控设备进行操作；步骤2、以数据块的形式描述操作动作，包括动作类型、动作产生的时间和动作的附加数据，然后将这些动作数据按照时间顺序排列，形成二进制数据序列；步骤3、通过网络将步骤2所述的二进制数据序列进行发送，学生端通过计算机程序进行接收，根据步骤2描述的数据结构，进行反向解析，获得按照时间顺序进行排列的弹奏的动作数据，包括动作类型、动作产生的时间和动作的附加数据，然后根据上述动作数据，控制学生端当前程序的虚拟键盘播放对应的声音，并根据弹奏力度控制音量，从而还原远程老师的操作动作。2.根据权利要求1所述的远程教学方法，其特征在于，老师端支持硬件设备连接，代替触控设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫泓颖，
申请(专利权)人：闫泓颖，
类型：发明
国别省市：北京,11