[发明专利]应用于基础音乐视唱教育的视唱音频智能评分建模方法

说明书

本发明涉及一种应用于基础音乐视唱教育的视唱音频智能评分建模方法，步骤一：将系统预先收集的包含专家评分的视唱练习数据进行划分，将数据按2:1划分，其中的2份作为训练数据，1份为测试数据；步骤二：将音频数据进行去噪，剪裁无音频的空白片段，进行人声增强的数据预处理；步骤三：将音频数据预处理后，使用梅尔倒谱系数方法提取音频特征，抽取音高信息；步骤四：将高音信息使用短时傅里叶变换提取频域特征，抽取其中包含的节拍信息，形成基于节奏的特征。步骤五：基于音高、节奏等特征信息，进行评分建模。本发明帮助用户提升自己音乐视唱方面的能力。

技术领域

本发明涉及一种应用于基础音乐视唱教育的视唱音频智能评分建模方法。

背景技术

本系统实现用户录音与音频文件上传，进入系统后台服务器，对视唱练习音频进行智能评分，并将评分结果反馈回客户端。智能评分模块应用了机器学习建模，通过对比上传音频中的人声与标准音的差异，从节奏和音准两个角度分别进行评判，从而实现精准评测，并将结果反馈给用户，帮助用户提升自己音乐视唱方面的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于基础音乐视唱教育的视唱音频智能评分建模方法，帮助用户提升自己音乐视唱方面的能力。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种应用于基础音乐视唱教育的视唱音频智能评分建模方法，数据的获取和预处理包括以下步骤：

步骤一：将系统预先收集的包含专家评分的视唱练习数据进行划分，将数据按2:1划分，其中的2份作为训练数据，1份为测试数据，使用训练数据建模；

步骤二：将音频数据进行去噪，剪裁无音频的空白片段，进行人声增强的数据预处理；

步骤三：将音频数据使用梅尔倒谱系数方法提取音频特征，抽取音高信息；

步骤四：将音频数据使用短时傅里叶变换提取频域特征，抽取其中包含的节拍信息，形成基于节奏的特征；

步骤五：将标准音频按照步骤二到步骤四抽取音准和节奏特征；

步骤六：将标准音频和视唱练习音频采用基于动态时间调整算法，对基于梅尔倒谱系数法获得的音准特征，进行比对；

步骤七：将标准音频和视唱练习音频采用基于线性哈希缩放算法，对基于短时傅里叶方法获得的节奏特征进行比对；

步骤八：将获得的音高与节奏的匹配向量作为训练数据，利用训练神经网络，当在测试数据集误差率小于1％时，验证过程结束；

步骤九：利用微信小程序的客户端界面，上传用户个人练习时的视唱音频，对这些上传的音频进行步骤二至步骤四，以及步骤六,步骤七的处理，之后输入训练好的神经网络模型，由神经网络输出相应的节奏、音准评分；将神经网络输出的相应节奏、音准的评分结果输出给微信小程序的接口，在客户端显示分数；

步骤十：将相应的音准向量和节奏向量返回给用户客户端界面。

有益效果：

1.本发明的评分效果可以达到专业评分的水平，与多位人类专家的评分均值误差较小。

2.本发明的评分运算效率较高，可以在5秒之内完成多个角度评分过程，达到工业应用要求。

3.本发明的抗噪能力较强，在有一定背景噪声的情况下也能较好的评分。

4.本发明的评分过程融合多种特征，可以从节奏、音准等多个角度评判分数。

附图说明

附图1是本发明的训练过程示意图。

附图2是本发明的评分过程示意图。