[发明专利]一种声乐学习电子辅助发音系统

说明书

技术领域

本发明涉及声乐教学领域，具体涉及一种声乐学习电子辅助发音系统。

背景技术

声乐包括：美声唱法、民族唱法和通俗唱法，现在中国又出现了原生态唱法。声乐是由一个或多个歌手表演的音乐形式，使用乐器伴奏与否皆可，而人声是作品的重点。对于声乐而言，它也许是最古老的一种音乐形式，因为不需要任何乐器，仅仅人声便可。在各种音乐文化中都存在着某种形式的声乐。语言和音乐目的虽不同，皆有共同的音高与节奏因素。

在声乐练习中，呼吸是声乐练习的重要组成部分，是声乐的基础和动力，声乐呼吸要服从于声乐演唱的需要，根据乐曲的要求分出强、弱、急、缓，使演唱时的气息更饱满、更舒畅，使歌声更具有表现力。然而现有的声乐练习器材中，虽然能够为练习者打节拍、录音、校对唱姿等，但无法让练习者了解自己在练习声乐技巧时，注意到自己声音的频率节拍和标准音频、节拍是否对位，给歌唱者的使用带来了局限。

目前现有技术中大多通过教师进行人工的评定，一定程度会出现偏差，且很多演唱技能无法进行检测，比如喉头的位置判定、声音穿透力的判定。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种声乐学习电子辅助发音系统，基于计算机系统完成了整个发音情况检测过程中的数据的采集以及评估，自动化程度高，且涉及面广，可一次性完成喉头的位置及稳定性情况、声音的音色情况、音频穿透力情况、泛音运用情况以及吐字在发声中的保持情况、口型、音高、节拍的检测分析，从而可以得出针对性的培训方案，大大提高了学生的学习效率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

声乐学习电子辅助发音系统，包括：

音频采集模块，用于通过拾音器进行练习者发声音频数据的采集，并将采集到的数据发送到发音标准评估模块；

口型图像采集模块，用于通过摄像头进行学习者口型以及舌头位置图像的音频采集模块，用于采集练习者的发声音频，并将采集到的音频数据发送到数据处理模块；

喉头位置检测模块，通过安装在弹力颈套内的加速度传感器进行弹力颈套加速度数据的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到数据处理模块；

特征信号采集模块，用于按照预设频率通过传感器组采集发声者的特征信号，并将采集到的特征信号通过北斗模块发送到数据处理模块，所述特征信号包括声门下压、声门气流和声级；

呼吸频率采集模块，通过呼吸频率传感器进行练习者的呼吸频率的采集，并将采集到的数据发送到发音标准评估模块；

数据处理模块，用于通过kinect深度传感器对所接收到的口型图像数据进行人体深度信息以及骨骼信息获取，并将获取的数据发送到发音评估模块；用于接收特征信号，通过声门下压法和波流指数法分别对特征信号进行计算，获得两种算法下的发声效率，按照预设的算法输出音频穿透力评估结果，并以声门下压法测量结果为横坐标，以波流指数法测量结果为纵坐标建立声带振动发声效率坐标图；还用于消除所得骨骼信息的抖动和噪声干扰，并获取所有骨骼对的角度旋转移动SO3矩阵信息；还用于对音频采集模块所发送的音频数据进行消噪处理；

发音标准评估模块，用于根据接收到的弹力颈套加速度数据、呼吸频率数据以及数据处理模块发送的人体深度信息数据与标准数据库内的弹力颈套加速度标准数据、呼吸频率标准数据以及人体深度信息进行对比，进行发音情况的评估，如果差距小于某个门限，则认为发音标准，否则认为不标准；

口型标准评估模块，用于将计算所得的骨骼对的角度旋转移动SO3矩阵信息与口型标准数据库内录制的标准口型姿态信息进行对比，如果差距小于某个门限，则认为口型标准，否则认为不标准；

音高提取模块，用于从经消噪处理后的音频数据的音频帧中提取音高；

节拍提取模块，用于从音高提取模块获取音频帧的音高，累积分析音频帧的音高变化情况，判断出其中包含的旋律段后提取该旋律段的节拍信息；