一种钢琴乐谱识别及指示装置的识别及指示方法与流程

本发明涉及一种钢琴乐谱识别及指示装置的识别及指示方法。

背景技术：

在实际教学中，练琴是钢琴学习中最重要的步骤。练琴的实践过程是伴随学生提高和进步的过程，老师在上课时，对这个过程进行检验和指导。不只要给学生讲解音乐处理，还要纠正弹奏动作，训练他们的各种弹奏技巧。这些问题通常容易出现在乐曲的各个段落，如果处处打乱弹奏节奏都要老师进行纠正训练，还要兼顾音乐形象，那么老师的讲解就会繁琐、费时，而且学生也不易理解，往往抓不住整个曲谱弹奏的规律和精髓，造成弹奏效果顾此失彼。如何提高课堂的教学质量，高效、系统地进行训练，让学生完全领会、清楚自己的弹奏不足之处，是每一位钢琴教学者需要思考的问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于解决现有钢琴教学中，由于频频纠错，导致打乱弹奏节奏，不利于弹奏练习者掌握曲谱弹奏的规律和精髓的问题，为实现上述目的，本发明提出一种钢琴乐谱识别及指示装置，包括：

采集装置，包括用于采集乐谱弹奏声音的声音采集装置和用于采集乐谱弹奏音符的音符采集装置；

指示装置，用于安装所述声音采集装置和所述音符采集装置，并对乐谱弹奏音符位置进行同步跟踪指示；

识别装置，安装在所述指示装置上，与所述指示装置、所述声音采集装置和所述音符采集装置电连接，并对所述声音采集装置和所述音符采集装置获得的音频和视频数据进行同步比对处理；

标记装置，安装在所述指示装置上并与所述识别装置电连接，用于根据所述识别装置同步比对结果，将比对结果不同之处在乐谱上进行标记以示弹奏有误。

所述采集装置中的声音采集装置包括声音采集器。

所述采集装置中的音符采集装置包括通过摄像头支架安装在所述指示装置上的摄像头。

所述指示装置包括：架体，所述架体包括基座和垂直于所述基座连接的支撑柱，在所述支撑柱的上端设有水平导轨，所述水平导轨上设有相配合的水平滑块，所述水平滑块通过丝杠与设置在所述水平导轨一端的电机二连接，在所述水平滑块上端安装有固定座，所述固定座与顶部的旋转座通过轴连接，所述的所述旋转座上安装有电机一，所述电机一轴端设有的齿轮与齿条相啮合，所述齿条与所述旋转座的顶端活动连接且轴向方向与所述水平导轨的轴向方向正交，与所述基座之间夹角呈锐角且上边沿靠接所述支撑柱前侧并与所述水平导轨平行安装有乐谱架，靠近所述乐谱架所在平面的所述齿条的前端连接有所述标记装置，所述电机一和电机二与识别装置电连接。通过固定座与顶部的旋转座可以调节齿条与乐谱架上的乐谱所在平面之间的距离和角度。方便标记装置在乐谱上的做标记。

所述标记装置包括旋转轴，所述旋转轴安装在所述齿条靠近所述乐谱架的前端的下底面上，所述旋转轴的轴向方向与所述齿条的轴向方向正交，所述旋转轴与指示杆连接，所述指示杆的轴向方向与所述齿条的轴向方向一致，所述指示杆远离所述齿条靠近所述乐谱架的前端的一端设有垂直于所述乐谱架所在平面的碳笔，所述指示杆远离所述碳笔的另一端安装有铁磁体，所述铁磁体与安装在齿条下底面上的电磁铁相互作用，在靠接所述铁磁体的旁边，所述指示杆与所述齿条下底面之间连接有弹簧，所述电磁铁与识别装置电连接。

所述识别装置包括微控制器，所述乐谱架为板状结构，其中在板状结构的下边沿设有u形凹槽。

一种钢琴乐谱识别及指示装置的识别及指示方法，包括的步骤为：

采集装置通过设有的采集乐谱弹奏声音的声音采集装置对弹奏音频数据进行采集，通过设有的采集乐谱弹奏音符的音符采集装置对弹奏音符的视频数据进行采集；

安装有所述声音采集装置和所述音符采集装置的指示装置，在识别装置的控制下，对乐谱弹奏音符所在位置进行实时跟踪指示；

识别装置对经所述声音采集装置所采集的音频数据和经所述音符采集装置所采集的视频数据进行同步比对，当比对结果不一致时，启动安装在所述指示装置上标记装置，在乐谱上进行标记，以示该处音符弹奏有误。

本发明的工作原理是：

摄像头将扫描的音符视频数据反馈到识别装置中的微控制器，声音采集器将采集到的弹奏者所弹奏的音符音频数据也反馈的识别装置中的微控制器。微控制器对视频数据和音频数据进行比对，当视频数据和音频数据比对相一致时，表明当前弹奏者弹奏音符正确，安装在指示装置上的标记装置中的碳笔随着弹奏正常进行指示；当视频数据和音频数据比对不一致时，微控制器立即判断出当前音符弹奏有误，则控制电磁铁瞬间得电，产生磁力，瞬间将铁磁体吸附住，此刻，指示杆以旋转轴为支点形成杠杆效应，使碳笔瞬间点在乐谱弹奏有误的音符处打上标记，然后电磁铁失电，在弹簧的作用下，碳笔的笔尖与乐谱分离，从而完成打标记的整个动作流程，弹奏者根据所打标记，获得弹奏有误的信息，可以有的放矢的进行反复弹奏练习，极大的提高了弹奏者的学习效率。

弹奏者在弹奏到乐谱一行的最右端的时候，摄像头识别到后面没有音符，便将信号反馈给微控制器，微控制器控制电机二，快速反向旋转，使水平滑块快速返回到左端第一个音符处；同时控制电机一转动，通过齿轮带动齿条进行下移一行距离，使标记装置中的碳笔指示到乐谱第二行相应音符处，伴随弹奏者的演奏，继续进行乐谱音频的实时指示，配合弹奏视频数据的采集。

本发明在不需要增加太多投入的前提下，解决现有钢琴教学中，由于频频纠错，导致打乱弹奏节奏，不利于弹奏练习者掌握曲谱弹奏的规律和精髓的问题，同时，可以实现当弹奏者自己练琴时，在不打乱弹奏者的弹奏节奏下，利用装置实现在乐谱弹奏有误的地方自动打上标记的功能，使弹奏者获得弹奏有误的信息，有利于初学者的学习。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，

图1是一种钢琴乐谱识别及指示装置结构侧视示意图；

图2是图1中标记装置局部放大侧视示意图；

图3是一种钢琴乐谱识别及指示装置结构正视示意图；

图4是图3中标记装置局部放大正视示意图；

图5是一种钢琴乐谱识别及指示装置的立体结构示意图；

其中:1.齿条，2.电机一，3.旋转座，4.固定座，5.水平滑块，6.电机二，7.支撑柱，8.基座，9.乐谱架，10.水平导轨，11.电磁铁，12.弹簧，13.铁磁体，14.旋转轴，15.指示杆，16.碳笔，17.摄像头支架，18.摄像头，19.声音采集器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。下面结合附图进一步说明；

图1至图5中提供了一种钢琴乐谱识别及指示装置，包括：

采集装置，包括用于采集乐谱弹奏声音的声音采集装置和用于采集乐谱弹奏音符的音符采集装置；

指示装置，用于安装所述声音采集装置和所述音符采集装置，并对乐谱弹奏音符位置进行同步跟踪指示；

识别装置，安装在所述指示装置上，与所述指示装置、所述声音采集装置和所述音符采集装置电连接，并对所述声音采集装置和所述音符采集装置获得的音频和视频数据进行同步比对处理；

标记装置，安装在所述指示装置上并与所述识别装置电连接，用于根据所述识别装置同步比对结果，将比对结果不同之处在乐谱上进行标记以示弹奏有误。

采集装置中的声音采集装置包括声音采集器19，声音采集器19可以为麦克风或无源拾音器。

采集装置中的音符采集装置包括通过摄像头支架17安装在所述指示装置上的摄像头18。

指示装置包括：架体，所述架体包括基座8和垂直于所述基座8连接的支撑柱7，在所述支撑柱7的上端设有水平导轨10，所述水平导轨10上设有相配合的水平滑块5，所述水平滑块5通过丝杠与设置在所述水平导轨10一端的电机二6连接，在所述水平滑块5上端安装有固定座4，所述固定座4与顶部的旋转座3通过轴连接，所述旋转座3上安装有电机一2，所述电机一2轴端设有的齿轮与齿条1相啮合，所述齿条1与所述旋转座3的顶端活动连接且轴向方向与所述水平导轨10的轴向方向正交，与所述基座8之间夹角呈锐角且上边沿靠接所述支撑柱7前侧并与所述水平导轨10平行安装有乐谱架9，靠近所述乐谱架9所在平面的所述齿条1的前端连接有所述标记装置，所述电机一2和电机二6与识别装置电连接。

标记装置包括旋转轴14，所述旋转轴14安装在所述齿条1靠近所述乐谱架9的前端的下底面上，所述旋转轴14的轴向方向与所述齿条1的轴向方向正交，所述旋转轴14与指示杆15连接，所述指示杆15的轴向方向与所述齿条1的轴向方向一致，所述指示杆15远离所述齿条1靠近所述乐谱架9的前端的一端设有垂直于所述乐谱架9所在平面的碳笔16，所述指示杆15远离所述碳笔16的另一端安装有铁磁体13，所述铁磁体13与安装在齿条1下底面上的电磁铁11相互作用，在靠接所述铁磁体13的旁边，所述指示杆15与所述齿条1下底面之间连接有弹簧12，所述电磁铁11与识别装置电连接。

识别装置包括微控制器，所述乐谱架9为板状结构，其上放置乐谱，其中在板状结构的下边沿设有u形凹槽，放置的乐谱的下沿由该u形凹槽所托住。

一种钢琴乐谱识别及指示装置的识别及指示方法，包括的步骤为：

采集装置通过设有的采集乐谱弹奏声音的声音采集装置对弹奏音频数据进行采集，通过设有的采集乐谱弹奏音符的音符采集装置对弹奏音符的视频数据进行采集；

安装有所述声音采集装置和所述音符采集装置的指示装置，在识别装置的控制下，对乐谱弹奏音符所在位置进行实时跟踪指示；

识别装置对经所述声音采集装置所采集的音频数据和经所述音符采集装置所采集的视频数据进行同步比对，当比对结果不一致时，启动安装在所述指示装置上标记装置，在乐谱上进行标记，以示该处音符弹奏有误。

弹奏者弹奏钢琴前，将需要弹奏的乐谱放置在乐谱支架上，手动将标记装置中的碳笔16调整到乐谱第一个音符处。然后弹奏者打开电源开关，整套装置通电，等待工作。弹奏者开始弹奏，此时摄像头18与碳笔16均指示第一个音符，然后随着弹奏者弹奏的进行，电机二6通过丝杠系统，带动水平滑块5在水平导轨10上运动，水平滑块5带动齿条1的前端上安装的碳笔16按照乐谱弹奏顺序对当前所弹奏的音符进行实时指示。

通过扫描琴谱，识别出当前琴谱弹奏的音符，然后根据声音采集系统获得当前实时弹奏的音符的音频，通过将识别出的音符和实时弹奏的音符的音频进行对比，来判断弹奏者当前弹奏是否准确，如果不准确，识别装置中的微控制器将控制碳笔16在乐谱弹奏有误的位置进行标记，在不打弹奏节奏的情况下，辅助弹奏者后期直观的找到音符弹奏有误的位置。不仅减少教学中教师频频纠错的工作量，还可以在无教师教授的情况下，满足练琴者的自学需求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。