一种基于ＭＩＤＩ文件的乐器演奏提示和检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于ＭＩＤＩ文件的乐器演奏提示和检测系统及方法，通过需演奏乐曲的ＭＩＤＩ文件再现演奏乐谱并根据演奏进度滚动和着色或标记后将乐谱输出到显示终端，在演奏过程中实时显示演奏中出错的位置，并在一曲结束后打印整曲乐谱（经过错误标记的）。本发明专利技术系统主要由控制模块１０、存储器１１、乐谱字幕制作模块１２、播放模块１３、检测模块１４组成，还包括音频输入装置１５、显示装置１６、音频输出装置１７和外部存储器１８。本发明专利技术可以自动产生有进度跟踪提示效果的演奏乐谱字幕，并且可与乐谱字幕同步播放，使演奏者能享受多人合奏的效果，演奏者还能在演奏过程中实时发现自己的演奏失误从而做出调整。本发明专利技术容易普及，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于MIDI文件的乐器演奏提示和检测系统及方法，能够通过MIDI技术实时跟踪提示演奏进度，并通过比较演奏乐音的数字音频信号与MIDI文件回放的数字音频信号以检测演奏效果。
技术介绍
音乐艺术作为人类精神文明的一部分，一直以来为人们带来精神生活的享受，陶冶人们的情操。而乐器演奏作为音乐系统的一个重要组成部分，也是人们进行音乐艺术活动的一个重要方面。然而社会上很大一部分接触乐器演奏的人群，都属于业余爱好者，对他们来说，如何利用有限的时间，基本的演奏技巧达到成功演奏出较多比较复杂的乐曲作品的目的才是最实际的。随着计算机技术的发展，音乐的电子化对音乐艺术的发展产生了深远的影响。尤其是MIDI技术的产生和发展，给传统音乐技术带来了巨大的变化。MIDI是音乐信号在电子发声设备之间传输的标准，具体来说就是乐器和计算机使用的标准语言，是一套指令；它指示乐器即MIDI设备演奏音符、加大音量、生成音响效果等。MIDI传送的不是声音信号，而是发给MIDI设备或其它装置让它产生声音或执行某个动作的指令信号。因此MIDI格式的音乐文件是记录音乐的全部乐谱和演奏的全过程的。通过音源和音序器，MIDI格式的音乐文件可以用电子合成的方式重新播放出来。而且，由于文件记录的是指令信息，故能很容易编辑乐曲和再现乐谱。对非职业演奏者来说，绝不会乐意熟记复杂冗长的乐谱。在卡拉OK流行的这个年代，若能将乐器演奏也做成卡拉OK的形式，将解决乐器演奏爱好者的一大难题。另一方面与歌唱不同，乐器演奏追求的是尽量接近原曲，而作为演奏者来说要集中精神演奏的同时注意自己的演奏效果是很困难的，若能让设备来评价演奏效果应该是个不错的解决办法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种基于MIDI文件的乐器演奏提示和检测系统，主要功能是一、通过需演奏乐曲的MIDI文件再现演奏乐谱并根据演奏进度滚动和着色或标记后将乐谱输出到显示终端；二、演奏过程中实时显示演奏中出错的位置；三、在一曲结束后打印整曲乐谱(经过错误标记的)。本专利技术的另一目的是提供一种基于MIDI文件的乐器演奏提示和检测方法。实现上述专利技术目的一所采用的技术方案如下一种基于MIDI文件的乐器演奏提示和检测系统，主要包括控制模块、存储器、乐谱字幕制作模块、播放模块、检测模块、音频输入装置、显示装置、音频输出装置和外部存储器；上述控制模块是本系统的主控设备，它负责接收并处理上一级的操作信号，根据处理结果对上述存储器、乐谱字幕制作模块、播放模块及检测模块发出相应控制信号，同时在整个工作流程中负责各设备的指挥协调工作；上述存储器用来存储乐曲相关文件伴奏的音视频文件、MIDI文件、有进度跟踪功能的乐谱字幕、文本乐谱字幕、乐谱文本字幕副本；上述乐谱字幕制作模块根据MIDI文件的固定结构和存储器中乐曲相关文件的存储情况，生成文本乐谱字幕、文本乐谱字幕副本、跟踪乐谱字幕中的单个或全部文件；上述播放模块主要包括伴奏播放模块和字幕播放模块；上述检测模块主要包括检测及标记模块、MIDI回放装置、A→D变换装置。所述跟踪乐谱字幕文件中乐谱信息的显示规则主要是一、根据显示终端的规格，规定乐谱文本每行显示的长度；二、屏幕同时显示两行乐谱文本，其中，跟踪进度时，当染色完毕首行乐谱文本后，此行文本将隐去，同时第二行乐谱文本上升为首行乐谱文本，紧随其后的下一行乐谱文本将读入到显示第二行乐谱的位置；如此循环直到乐曲结束。乐谱字幕制作模块根据MIDI文件的固定结构，重现MIDI文件中记录的音符信号的演奏序列和演奏效果标记，并按照通用乐谱的格式转换成文本字幕，写入到存储器中，即为上述文本乐谱字幕；若文本乐谱字幕存在且文本乐谱字幕副本不存在，故将文本乐谱字幕复制一份，即为上述文本乐谱字幕副本，用于进行错误标记并在乐曲结束时输出；通过计时等方法，分析MIDI文件中记录的各音素发声时间，对进度进行准确定位并以实时染色或标记等方式表现在乐谱字幕上，实现进度跟踪的功能，并把该有进度跟踪效果的乐谱字幕文件写入到存储器，即为上述跟踪乐谱字幕。上述播放模块在控制模块发出开始播放信号后，若乐曲存在伴奏音视频文件，伴奏播放模块将从存储器中读取伴奏音视频文件，并将其中的音频、视频数据分别输出到音频输出装置和显示装置；同时字幕播放模块将从存储器中读取跟踪乐谱字幕文件，以一定规则输出到显示装置；当乐曲播放结束，根据播放结束的信号，控制模块对字幕播放模块发出指令，要求其读取存储器中经过标记的文本乐谱字幕副本，输出到显示装置。所述检测模块的工作过程是演奏者乐器演奏发出的声波由音频输入装置(如麦克风)输入，输入的模拟音频信号到达A→D变换装置，A→D变换装置将模拟音频信号转换为数字音频信号；同时，MIDI回放装置从存储器中读入的MIDI文件，回放装置将MIDI文件的音乐记录回放成数字音频信号；比较及标记模块对上述两段数字音频信号流进行比较，按一定的规则，确定错误是否发生；若确定错误发生，对在显示装置输出的乐谱字幕，比较及标记模块将在上述错误发生的位置进行标记；若确定错误发生，比较及标记模块将对存储器中文本乐谱字幕副本进行改写，使错误位置的标记写入到文本乐谱字幕副本中。实现专利技术目的二所采用的技术方案如下一种基于MIDI文件的乐器演奏提示和检测方法，其特征是本专利技术方法包括以下步骤a.根据MIDI文件规定的音符信号，控制信号的对应关系，还原出通用乐谱(五线谱、简谱等)，同时根据记录的音素的发声时间，以染色或标记的效果做出字幕的跟踪进度效果；b.在使用者发出开始演奏的指令后，以一定规则输出有跟踪进度效果的乐谱文件，以达到提示演奏的效果；c.通过麦克风等音频输入装置，获取演奏者演奏所发出的音频信号并将捕获的模拟音频信号转换为数字信号；d.在接收到开始演奏的信号后，对原乐曲的MIDI文件进行回放，得出数字音频信号；e.按一定规则比较两段信号；f.对乐谱进行错误标记并实时显示在终端上同时记录到存储器的另一乐谱文件副本中；g.演奏结束后在显示终端输出经过错误标记的乐谱文件副本。本专利技术的有益效果是对多乐器演奏的乐曲，只要拥有演奏者需要演奏的乐器的MIDI文件，就可以自动产生有进度跟踪提示效果的演奏乐谱字幕，若有其余乐器的MIDI文件或现成的伴奏音乐文件，可与乐谱字幕同步播放，使演奏者能享受多人合奏的效果。让演奏者能在演奏过程中实时发现自己的演奏失误从而做出调整。在演奏结束后进一步了解演奏失误的具体位置以便在下一次演奏中能注意避免犯错。本专利技术容易普及，成本低。由于卡拉OK以在人们生活中普及了很长一段时间，人们对此种类似于卡拉OK的演奏提示系统会更容易接受。而检测系统可以看作为一种教学系统，对演奏者演奏水平的自我提高功效显著。另外由于本专利技术结构并不复杂，而且其中应用的一些功能模块与家庭现有的多媒体装置相似，所以可以轻易地应用在家庭的数字电视机顶盒、多媒体播放机等装置上。附图说明图1是本专利技术系统的一个整体结构框图；图2是乐谱字幕制作模块在系统中与其它各功能部件的具体关系示意图；图3是播放模块的结构及在系统中与其它各功能部件的具体关系示意图；图4是检测模块的结构及在系统中与其它各功能部件的具体关系示意图；图5为本专利技术的主要控制流程图；图6为本专利技术中关于乐曲播放的主要流程示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＭＩＤＩ文件的乐器演奏提示和检测系统，其特征是本系统主要包括：控制模块（１０）、存储器（１１）、乐谱字幕制作模块（１２）、播放模块（１３）、检测模块（１４）、音频输入装置（１５）、显示装置（１６）、音频输出装置（１７）和外部存储器（１８）；上述控制模块（１０）是本系统的主控设备，它负责接收并处理上一级的操作信号，根据处理结果对上述存储器（１１）、乐谱字幕制作模块（１２）、播放模块（１３）及检测模块（１４）发出相应控制信号，同时在整个工作流程中负责各设备的指挥协调工作；上述存储器（１１）用来存储乐曲相关文件：伴奏的音视频文件（１１１）、ＭＩＤＩ文件（１１２）、有进度跟踪功能的乐谱字幕（１１３）、文本乐谱字幕（１１４）、乐谱文本字幕副本（１１５）；上述乐谱字幕制作模块（１２）根据ＭＩＤＩ文件的固定结构和存储器（１１）中乐曲相关文件的存储情况，生成文本乐谱字幕（１１４）、文本乐谱字幕副本（１１５）、跟踪乐谱字幕（１１３）中的单个或全部文件；上述播放模块（１３）主要包括伴奏播放模块（１３１）和字幕播放模块（１３２）；上述检测模块（１４）主要包括：检测及标记模块（１４１）、ＭＩＤＩ回放设备（１４２）、Ａ→Ｄ变换装置（１４３）。...

【技术特征摘要】
1.一种基于MIDI文件的乐器演奏提示和检测系统，其特征是本系统主要包括控制模块(10)、存储器(11)、乐谱字幕制作模块(12)、播放模块(13)、检测模块(14)、音频输入装置(15)、显示装置(16)、音频输出装置(17)和外部存储器(18)；上述控制模块(10)是本系统的主控设备，它负责接收并处理上一级的操作信号，根据处理结果对上述存储器(11)、乐谱字幕制作模块(12)、播放模块(13)及检测模块(14)发出相应控制信号，同时在整个工作流程中负责各设备的指挥协调工作；上述存储器(11)用来存储乐曲相关文件伴奏的音视频文件(111)、MIDI文件(112)、有进度跟踪功能的乐谱字幕(113)、文本乐谱字幕(114)、乐谱文本字幕副本(115)；上述乐谱字幕制作模块(12)根据MIDI文件的固定结构和存储器(11)中乐曲相关文件的存储情况，生成文本乐谱字幕(114)、文本乐谱字幕副本(115)、跟踪乐谱字幕(113)中的单个或全部文件；上述播放模块(13)主要包括伴奏播放模块(131)和字幕播放模块(132)；上述检测模块(14)主要包括检测及标记模块(141)、MIDI回放设备(142)、A→D变换装置(143)。2.根据权利要求1所述的乐器演奏提示和检测系统，其特征是所述跟踪乐谱字幕文件(113)中乐谱信息的显示规则主要是一、根据显示终端的规格，规定乐谱文本每行显示的长度；二、屏幕同时显示两行乐谱文本，其中，跟踪进度时，当染色完毕首行乐谱文本后，此行文本将隐去，同时第二行乐谱文本上升为首行乐谱文本，紧随其后的下一行乐谱文本将读入到显示第二行乐谱的位置；如此循环直到乐曲结束。3.根据权利要求1所述的乐器演奏提示和检测系统，其特征是乐谱字幕制作模块(12)根据MIDI文件的固定结构，重现MIDI文件(112)中记录的音符信号的演奏序列和演奏效果标记，并按照通用乐谱的格式转换成文本字幕，写入到存储器(11)中，即为上述文本乐谱字幕(114)；若文本乐谱字幕(114)存在且文本乐谱字幕副本(115)不存在，故将文本乐谱字幕(114)复制一份，即为上述文本乐谱字幕副本(115)，用于进行错误标记并在乐曲结束时输出；通过计时等方法，分析MIDI文件中记录的各音素发声时间，对进度进行准确定位并以实时染色或标记等方式表现在乐谱字幕上，实现进度跟踪的功能，并把该有进度跟踪效果的乐谱字幕文件写入到存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁梓杰，罗笑南，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]