[发明专利]基于模板匹配的中国民族音乐调式识别方法

说明书

本发明公开了基于模板匹配的中国民族音乐调式识别方法，包括以下步骤：首先构建五声调式与七声调式模板，然后通过对MIDI文件进行解码，提取出所有表示音高的数据，去除重复音，并对音高进行排序得到音高序列，来判断有无偏音，确定该旋律所属的模板进行匹配，无偏音的旋律归属于中国民族五声调式模板，有偏音的旋律归属于中国民族七声调式模板，之后进行调式特征核验，从而准确地判断其调式，最后符合中国民族调式音阶组成逻辑的为中国民族调式，本发明对于中国民族调式的识别具有较高的准确率。

技术领域

本发明涉及计算机音乐领域，具体涉及一种基于模板匹配的中国民族音乐调式识别方法。

背景技术

随着计算机和数字设备的广泛应用，计算机音乐发展迅速，其中算法作曲是计算机音乐的新兴研究领域之一。

算法作曲指使用形式化的作曲规则作为音乐创作的手段，以使音乐家们可以利用计算机作为音乐创作的工具，实现自动作曲。早期，在11世纪出现了一种根据经文中的元音设计音高的模型来实现经文旋律的创作，Horner通过遗传算法在计算机作曲中的应用实现了完成主题桥接的计算机辅助作曲程序，Biles实现了GenJam实时交互式演奏系统。Prisco实现了基于十二音作曲体系的乐曲创作系统。在国内，郑银环设计了音程序列挖掘算法，曹西征提出了面向蒙古族歌曲旋律的自动伴奏算法，郑晓妹实现了基于旋律马尔科夫链的中国民歌自动作曲模式，邓阳等设计出CFCS自动和弦编配的动态规划算法实现机器自动和弦编配。基于以上研究，我们可以得出算法作曲是复杂多样的，主要技术是通过遗传算法、马尔科夫链等方式进行研究，且大多集中于西方音乐，对于中国民族音乐研究较少。

调式是乐音组织结构形式，是指若干高低不同的乐音围绕某一有稳定感的中心音，按一定的音程关系组织在一起，构成一个有机的体系。以调式的中心音为起始音和结束音，其他各音按音高的顺序依次排列成音阶的形式，称调式音阶。

调式根据调式音阶中乐音的数量可分为三大类别：七声音阶调式、五声音阶调式以及特殊调式。七声音阶调式有中古调式、西洋大小调式、中国民族音乐七声调式以及吉卜赛调式；五声音阶调式有中国民族音乐五声调式以及日本民谣调式和律调式；特殊调式有印度尼西亚音乐、阿拉伯音乐、印度音乐、泰国音乐等调式。

由于不同的历史时期与不同的民族和地域，因此形成各种不同的调式。各种调式因其音阶结构、调式音级间相互关系以及音律等方面的差异，而各具特色与表现力。调式可赋予音乐以一定的情感与风格。

对于中国民族音乐调式的智能识别目前仅有邓阳、周莉等在2018年提出了基于决策树的中国民族音乐五声调式识别算法，对于中国民族音乐六声、七声调式尚未涉及。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于模板匹配的中国民族音乐调式识别方法。

本发明提供了一种基于模板匹配的中国民族音乐调式识别方法，包括如下步骤：

S1：构建调式模版，包括中国民族五声调式模版与中国民族七声调式模版；

S2：读取MIDI文件并对MIDI文件进行预处理，得到最终音高序列，MIDI文件预处理步骤如下：

S21：对MIDI文件进行解码，提取出所有表示音高的数据信息，构建音高序列集合；

S22：通过统计音符出现次数对这组音高序列集合中的音高进行频率排序；

S23：对于频率大于阈值的所有在八度以及八度以上的重复音高进行删除，得到最终音高序列；

S3：通过对MIDI文件预处理后得到的最终音高序列与S1构建的调式模板进行匹配，即进行调式判断，包括中国民族五声调式模板匹配和中国民族七声调式模板匹配；

S4：将调式判断后的调式用调式特征进行核验，核验通过，则调式为中国民族音乐调式，核验失败，则调式为非中国民族音乐调式。