[发明专利]一种智能钢琴教学系统

说明书

技术领域

本发明涉及钢琴以及钢琴教学系统领域，具体涉及一种智能钢琴教学系统。

背景技术

智能教学系统是教育技术学中重要的研究领域，它借助人工智能技术，在没有人类导师指导的情况下帮助学习者获取知识和技能方面起着重要的作用。自从20世纪70年代以来，许多国家和地区都十分重视智能教学系统的研究、开发和应用。智能教学，是通过互联网计算机人工模拟技术整合全国工作在一线的特、高级教师和教学专家的教学资源和教研成果进行科学分析、智能判断及有目的地提供即时、有效、全面且针对性的教学。智能教学可以智能发现学生和教师在学习和教学中的不易发现的盲点，并智能扫除盲点，可以减轻学生的学习负担，提高教师的教学效率，最终达到提高学生学习成绩的目的，是更精准、即时进行学习诊断和智能化提分的智能教学系统，能减轻学生的负担，提高学生的成绩，必将成为提高教学效率的主流方式。

钢琴教育，是通过基本技能及艺术实践知识的传授培养高等技术应用型人才，教育的一个最终目的是使学生具有较强的声乐、器乐表演能力和音乐鉴赏及辨别能力，掌握音乐作品的分析方法，现有的钢琴教学模式中，由于教师要面对多数学生，所以在讲解课题的时候，往往缺乏针对性，同时由于授课时间的规定，多数学生会存在对上课所授知识不理解的情况，同时每个学生的学生接受能力都是不同，采用教师人为判断的评估方式，进行学生学习情况的评估，容易缺乏一定的专业性。缺乏采集学生或教师手指动作的装置，也缺乏采集钢琴键所受到的压力值的检测装置，且无法很好地演示弹奏过程，教学智能化程度低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种智能钢琴教学系统，同时通过压力传感器的设置，进一步提高了钢琴训练的音准度；采用动态的三维形式进行教学视频和训练视频的投放，使得学生具有一种身临其境的感觉，大大提高了学生的学习兴趣和学习效率，通过多个人机交互模块的使用，实现了在整个教学过程各个学生学习情况的采集和评估，并可以选择性的对某个学生的弹奏作品进行讲解，智能化程度高，同时将学习、练习以及考核完美的结合起来，每个学生采用不同的试题，使得教学更有针对性，进一步提高了教学效率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种智能钢琴教学系统，包括

声音采集模块，通过安装在钢琴上的多个麦克风采集钢琴发出的音频，并将采集到的音频数据发送到声音处理模块；

视频采集模块，通过安装在钢琴上的摄像头进行教师教学弹奏过程以及学生练习弹奏的手指状态视频数据的采集，并将采集到的视频数据发送到视频数据处理模块；

人机交互模块，采用触摸电子屏，安装在钢琴上，用于接收压力传感器检测到的压力值，并将压力值发送到专家评估模块和教师终端；还用于控制背景生产模块，并用于输入人为调用命令，调用数据库中的数据；

声音处理模块，用于对采集到的音频进行消噪处理，并将获得消噪处理声音信号导入系统，并传送到音高提取器和数据库；

压力传感器，安装在每个钢琴键下端，用于检测弹奏过程中每个钢琴键受到的压力值；

音高提取器，用于从消噪处理声音信号逐音频帧提取音高；

节拍提取器，用于从音高提取器获取语音的音帧的音高，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；