【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于数字音乐领域，具体而言，涉及一种基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统。
技术介绍
1、帕金森病(parkinson’s disease，pd)是一种中老年人常见的、进行性加重的神经系统变性疾病。随着疾病进展，pd患者逐渐出现步态功能障碍，姿势稳定性降低，日常生活活动管理困难，严重降低患者的生活质量，给家庭和社会带来了极大负担。研究表明，通过有节奏的听觉提示，单独或通过音乐治疗，有节奏的夹带，可以提供促进运动启动和同步的外部线索。这是因为它打开了新的通路，增强皮质层的听觉-运动耦合，激活小脑-丘脑-皮质回路，绕过受损的纹状体-皮质回路。因此，这些患者在运动学参数(如速度、步频、步幅和速度)方面的行走能力，步幅、平衡和冻结现象，以及运动迟缓和震颤，有所改善，这是由于更好的感知和运动计时。非运动症状如焦虑、抑郁或认知功能的改善也被描述为音乐治疗的效果。
2、目前的帕金森节律性听觉刺激有如下几大技术瓶颈:
3、(1)无法满足每个患者特定的步频治疗需求。帕金森病患者的节奏感知弱，每个患者的步态步速有所不同，如果仅提供某几个固定速度的治疗音乐无法与患者的自身节律精确匹配。
4、(2)无法满足每个患者对于音乐的偏好。虽然音乐是帕金森节律性听觉刺激的主要载体形式之一，但是音乐的风格范围广，不同年龄性别的患者对于音乐的接受程度不同。市面上的音乐风格单一，且缺乏对于音乐偏好的考量，尤其是缺乏针对老年帕金森患者的治疗音乐。
5、(3)呈现方式与音乐关联性弱，且没有针对非运动症状的改善。
技术实现思路
1、本申请提供了一种基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，通过自适应系统拾取运动数据匹配治疗音乐，能够个性化的应用于帕金森患者的步态治疗，且对非运动症状同样有利。
2、本申请提供了一种基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，该系统包括：采集模块，用于采集患者的运动节律数据；参数调整模块，用于采集病人的年龄、喜好，生成相应风格的曲目，根据患者的运动节律数据调整曲目的参数；节律性听觉刺激生成模块，用于在调整参数后，生成节律性听觉刺激信号，并传输给播放终端。
3、其中，所述采集模块包括计步传感器，用于计算患者有利脚在一分钟内触底的次数的二分之一，得出基准步速，并折算成拍/分钟，作为后续生成音乐的速度。
4、其中，参数调整模块包括计算机，用于建立节律性听觉刺激中元素的自适应控制方法，形成可弹性控制的物理模型，包括音高旋律化音乐模型和冲击性无音高音乐模型。
5、其中，调整的参数包括速度、泛音、声音体积、响度。
6、其中，所述冲击性无音高音乐模型由测得的患者步速映射到节奏单元中进行输出，是生成表达节律主要声部的模型，节奏声部具体包括重拍和非重拍，如果步速为x步/分钟，则音乐的速度为x拍/分钟；重拍从第一拍开始每隔1/x分钟出现一次，即第n/x分钟出现，n为连续正整数，1≤n≤15x；非重拍每隔1/2x分钟随机出现，即第n/2x分钟出现，n为连续正整数，1≤n≤30x，非重拍总能量振幅不超过重拍。
7、其中，音高旋律化音乐模型的音高生成都在该时间比之上生成：1:1/2:1/4，包含五声调式、大小调调式、中古调式等；旋律性音乐模型基波和谐波的和谐关系符合听觉心理学，随机产生自然振幅模拟自然演奏效果，合成和调制多个复杂的波形音色创作的音乐；频率范围在20-20khz。
8、其中，对于五声调式，在220-440hz频率范围内，选择频率为262hz、294hz、330hz、392hz、440hz的5个音生成相应的旋律；生成时长8/x分钟的大乐句，在所述乐句中，第8/x分钟的音是休止或为上一个音的延留。
9、其中，在所述乐句中，第4/x分钟的音和8/x分钟的音是休止或是前一个音的延留。
10、其中，以c大调为例，优先选择频率为261.6hz，293.6hz，329.6hz，349.2hz，392hz，440hz，493.8hz的7个音生成相应的旋律。
11、其中，还包括自适应调整模块，用于：如果患者在练习中无法达到音乐中设定的速度，或超过了音乐的速度，且区间在上下8％以内，则以实时监测的步速为基准速度对音乐进行升速或降速，并配有语音指导。
12、本申请基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统具有如下有益效果：
13、1.本专利技术中的音乐带有情感特征和审美价值，比起单纯的节奏刺激，带有节奏提示的音乐营造了一种有人文色彩和奖励性氛围。同时对非运动症状如焦虑、抑郁或认知功能的改善有一定效果。
14、2.本专利技术中的音乐更强调节律中的重拍，固定且重复性的节奏声学感觉信号可以带动并促进节奏性的运动。
15、3.本专利技术在稳定节律中还体现出一定的音乐节拍丰富呈现，与单一节拍相比，音乐的复杂结构更能促进患者进行同步。通过不断的加入新鲜度，提高患者的依从性，注意力和改变的动力。
16、4.本专利技术考虑到老年人听觉对高频敏感性下降，且帕金森在老年人中多发，所以特别针对老年人的听觉范围做了设计。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，其特征在于，包括：采集模块，用于采集患者的运动节律数据；参数调整模块，用于采集病人的年龄、喜好，生成相应风格的曲目，根据患者的运动节律数据调整曲目的参数；节律性听觉刺激生成模块，用于在调整参数后，生成节律性听觉刺激信号，并传输给播放终端。
2.根据权利要求1所述基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，其特征在于，所述采集模块包括计步传感器，用于计算患者有利脚在一分钟内触底的次数的二分之一，得出基准步速，并折算成拍/分钟，作为后续生成音乐的速度。
3.根据权利要求1或2所述基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，其特征在于，参数调整模块包括计算机，用于建立节律性听觉刺激中元素的自适应控制方法，形成可弹性控制的物理模型，包括音高旋律化音乐模型和冲击性无音高音乐模型。
4.根据权利要求1或2所述基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，其特征在于，调整的参数包括速度、泛音、声音体积、响度。
5.根据权利要求3所述基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，其特征在于，所述冲击性无音高音乐
6.根据权利要求3所述基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，其特征在于，音高旋律化音乐模型的音高生成都在该时间比之上生成：1:1/2:1/4，包含五声调式、大小调调式和中古调式；旋律性音乐模型基波和谐波的和谐关系符合听觉心理学，随机产生自然振幅模拟自然演奏效果，合成和调制多个复杂的波形音色创作的音乐；频率范围在20-20KHZ。
7.根据权利要求6所述基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，其特征在于，对于五声调式，在220-440HZ频率范围内，选择频率为262HZ、294HZ、330HZ、392HZ、440HZ的5个音生成相应的旋律；生成时长8/X分钟的大乐句，在所述乐句中，第8/X分钟的音是休止或为上一个音的延留。
8.根据权利要求7所述基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，其特征在于，在所述乐句中，第4/X分钟的音和8/X分钟的音是休止或是前一个音的延留。
9.根据权利要求6所述基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，其特征在于，以C大调为例，选择频率为261.6HZ，293.6HZ，329.6HZ，349.2HZ，392HZ，440HZ，493.8HZ的7个音生成相应的旋律。
10.根据权利要求1或2所述基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，其特征在于，还包括自适应调整模块，用于：如果患者在练习中无法达到音乐中设定的速度，或超过了音乐的速度，且区间在上下8％以内，则以实时监测的步速为基准速度对音乐进行升速或降速，并配有语音指导。
...【技术特征摘要】
1.一种基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，其特征在于，包括：采集模块，用于采集患者的运动节律数据；参数调整模块，用于采集病人的年龄、喜好，生成相应风格的曲目，根据患者的运动节律数据调整曲目的参数；节律性听觉刺激生成模块，用于在调整参数后，生成节律性听觉刺激信号，并传输给播放终端。
2.根据权利要求1所述基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，其特征在于，所述采集模块包括计步传感器，用于计算患者有利脚在一分钟内触底的次数的二分之一，得出基准步速，并折算成拍/分钟，作为后续生成音乐的速度。
3.根据权利要求1或2所述基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，其特征在于，参数调整模块包括计算机，用于建立节律性听觉刺激中元素的自适应控制方法，形成可弹性控制的物理模型，包括音高旋律化音乐模型和冲击性无音高音乐模型。
4.根据权利要求1或2所述基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，其特征在于，调整的参数包括速度、泛音、声音体积、响度。
5.根据权利要求3所述基于节律性听觉刺激的数字音乐运动训练系统，其特征在于，所述冲击性无音高音乐模型由测得的患者步速映射到节奏单元中进行输出，是生成表达节律主要声部的模型，节奏声部具体包括重拍和非重拍，如果步速为x步/分钟，则音乐的速度为x拍/分钟；重拍从第一拍开始每隔1/x分钟出现一次，即第n/x分钟出现，n为连续正整数，1≤n≤15x；非重拍每隔1/2x分钟随机出现，即第n/2x分钟出现，n为连续正整数，1≤n≤30x，非重拍总能量振幅不超...
【专利技术属性】
技术研发人员：张化雨，秦明昌，
申请(专利权)人：上海艺瓣文化传播有限公司，
类型：发明
国别省市：
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