专利摘要

本发明公开了一种基于音频信号转录的线上乐器对战平台和排行榜系统，包括智能终端和服务器端，智能终端通过无线通信网络与服务器端通信；智能终端包括中央处理器、存储器、音频信号收集与转录单元以及演奏评分单元；服务器端包括对战单元和排行榜单元；所述音频信号收集与转录单元接收由录音装置采集得到的声音信号，并将其转录成为MIDI数字音频信号传输至智能终端的中央处理器，所述中央处理器将MIDI音频数字信号转换成用户的演奏数据；所述演奏评分单元获得用户本次演奏得分；用户可以自行在线上选择对手，也可以由系统随机匹配对手。本发明能够通过远程对战与排行榜的游戏形式增强练琴过程的趣味性，激发学琴者的学琴动力和兴趣。

权利要求

1.一种基于音频信号转录的线上乐器对战平台和排行榜系统，其特征在于：包括智能终端和服务器端，智能终端通过无线通信网络与服务器端通信；智能终端包括中央处理器、存储器、音频信号收集与转录单元以及演奏评分单元；服务器端包括对战单元和排行榜单元；

所述音频信号收集与转录单元接收由录音装置采集得到的声音信号，并将其转录成为MIDI数字音频信号；

所述音频信号收集与转录单元将MIDI数字音频信号传输至智能终端的中央处理器，所述中央处理器将MIDI音频数字信号转换成用户的演奏数据；所述音频信号收集与转录单元包括：频率检测器单元，用于识别所述音频信号的频率；振幅检测器单元，用于识别所述音频信号中高于音符检测阈值的部分来检测的振幅；音符开始事件产生器，用于产生所述音符开始事件；音符结束事件产生器，用于产生所述音符结束事件；音符计数器，用于计算音符处于本次演奏中第几个音符；以及音符时值检测单元，用于通过第一音符开始事件和第二音符开始事件之间的时间间隔来检测音符时值，将音符时值与第一音符开始事件关联起来，遍历整首曲目的音符，可以得到每个音符对应的音符时值；

所述演奏评分单元将所述演奏数据与智能终端存储器中储存的曲目标准演奏数据在时间轴上匹配，并计算得出各差异类型对应的差异数据；根据各差异类型对应的差异数据的归一化数据量以及各差异类型的加权系数，通过加权求和获得用户本次演奏得分；

智能终端将演奏得分数据发送至服务器端，服务器端的对战单元将线上两人的演奏得分对比并将对比结果发送至智能终端；

服务器端的排行榜单元将系统中所有演奏过同一曲目的用户得分进行排序，获得排序结果，根据排序结果生成排行榜榜单发送至智能终端。

2.根据权利要求1所述的基于音频信号转录的线上乐器对战平台和排行榜系统，其特征在于：所述演奏数据以音符为单位，包括：音高、音符时值、音符事件起始时间、音符事件结束时间、音符力度以及演奏中的音符位置数据。

3.根据权利要求1所述的基于音频信号转录的线上乐器对战平台和排行榜系统，其特征在于：所述音频信号收集与转录单元还包括和弦识别器单元，用于识别所述音频信号的和弦；和/或休止符检测器单元，用于通过检测音频信号中振幅低于休止符检测阈值的部分来检测休止符。

4.根据权利要求1所述的基于音频信号转录的线上乐器对战平台和排行榜系统，其特征在于：所述的差异类型包括音高差异、力度差异、音符时值差异，所述的计算得出各差异类型对应的差异数据，是指以音符为单位，对各种差异类型分别计算用户的演奏数据和标准演奏数据之间的偏差值。

5.根据权利要求4所述的基于音频信号转录的线上乐器对战平台和排行榜系统，其特征在于：所述差异类型还包括和弦音高差异和/或休止符位置差异。

6.根据权利要求1所述的基于音频信号转录的线上乐器对战平台和排行榜系统，其特征在于：所述服务器端的排行榜单元还用于对用户历史所有演奏得分排行、对线上所有已注册用户的历史得分累加排行以及指定地区的用户演奏得分排行。

7.根据权利要求1所述的基于音频信号转录的线上乐器对战平台和排行榜系统，其特征在于：所述智能终端还包括用于显示可视化MIDI演奏数据和对战与排行榜信息的屏幕。

8.根据权利要求1所述的基于音频信号转录的线上乐器对战平台和排行榜系统，其特征在于：所述服务器端还用于将对战用户名称及得分历史数据发送至智能终端，所述智能终端通过得分历史数据为用户随机匹配对手。

说明书

技术领域

本发明涉及一种音乐教学系统，尤其涉及一种基于音频信号转录的线上乐器对战平台和排行榜系统。

背景技术

随着自动音乐转录技术的飞速发展，目前自动音乐转录技术的精度和速度已经达到实时级别，即可以应用在乐器练习和教学的级别。

市面上的智能乐器均依赖于实体的电子乐器，例如“智能吉他”、“智能钢琴”。对于普通钢琴爱好者，额外购置一台电子钢琴或电子吉他成本过大。

用户学习钢琴和吉他的初衷往往是向往其所展现的古典性和优雅，不愿意去购买电子钢琴或电子吉他，本系统可以应用在不插电的传统击弦钢琴和木质吉他上；

目前学生学习钢琴缺乏兴趣和乐趣，引入对战平台和排行榜系统，可以激发学琴者的学琴动力和兴趣，大大增加了练琴过程的趣味性，让更多学琴者喜爱练琴。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于音频信号转录的线上乐器对战平台和排行榜系统，能够在传统非电子乐器上实现用户之间的远程对战与排行榜。

技术方案：本发明所采用的技术方案是一种基于音频信号转录的线上乐器对战平台和排行榜系统，包括智能终端和服务器端，智能终端通过无线通信网络与服务器端通信；智能终端包括中央处理器、存储器、音频信号收集与转录单元以及演奏评分单元；服务器端包括对战单元和排行榜单元；

所述音频信号收集与转录单元接收由录音装置采集得到的声音信号，并将其转录成为MIDI数字音频信号；

所述音频信号收集与转录单元将MIDI数字音频信号传输至智能终端的中央处理器，所述中央处理器将MIDI音频数字信号转换成用户的演奏数据；

所述演奏评分单元将所述演奏数据与智能终端存储器中储存的曲目标准演奏数据在时间轴上匹配，并计算得出各差异类型对应的差异数据；根据各差异类型对应的差异数据的归一化数据量以及各差异类型的加权系数，通过加权求和获得用户本次演奏得分；

智能终端将演奏得分数据发送至服务器端，服务器端的对战单元将线上两人的演奏得分对比并将对比结果发送至智能终端；

服务器端的排行榜单元将系统中所有演奏过同一曲目的用户得分进行排序，获得排序结果，根据排序结果生成排行榜榜单发送至智能终端。

进一步的，所述演奏数据以音符为单位，包括：音高、音符时值、音符事件起始时间、音符事件结束时间、音符力度以及演奏中的音符位置数据。

为将音频信号转换成上述演奏数据特定的数据结构，所述音频信号收集与转录单元包括：频率检测器单元，用于识别所述音频信号的频率；振幅检测器单元，用于识别所述音频信号中高于音符检测阈值的部分来检测的振幅；音符开始事件产生器，用于产生所述音符开始事件；音符结束事件产生器，用于产生所述音符结束事件；音符计数器，用于计算音符处于本次演奏中第几个音符；以及音符时值检测单元，用于通过第一音符开始事件和第二音符开始事件之间的时间间隔来检测音符时值，将音符时值与第一音符开始事件关联起来，遍历整首曲目的音符，可以得到每个音符对应的音符时值。

一种改进的音频信号收集与转录单元，还包括和弦识别器单元，用于识别所述音频信号的和弦；和/或休止符检测器单元，用于通过检测音频信号中振幅低于休止符检测阈值的部分来检测休止符。

所述的差异类型包括音高差异、力度差异、音符时值差异，所述的计算得出各差异类型对应的差异数据，是指以音符为单位，对各种差异类型分别计算用户的演奏数据和标准演奏数据之间的偏差值。

所述服务器端的排行榜单元还用于对用户历史所有演奏得分排行、对线上所有已注册用户的历史得分累加排行以及指定地区的用户演奏得分排行。

所述智能终端还包括用于显示可视化MIDI演奏数据和对战与排行榜信息的屏幕。

所述服务器端还用于将对战用户名称及得分历史数据发送至智能终端，所述智能终端通过得分历史数据为用户随机匹配对手。

有益效果：相比于现有技术，本发明具有以下优点：本发明能够在传统非电子乐器上实现用户之间的远程对战与排行榜，通过远程对战与排行榜的游戏形式增强练琴过程的趣味性，激发学琴者的学琴动力和兴趣。

附图说明

图1是本发明所述的基于音频信号转录的线上乐器对战平台和排行榜系统的系统框图；

图2是本发明所述的基于音频信号转录的线上乐器对战平台和排行榜系统的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

本发明所述的基于音频信号转录的线上乐器对战平台和排行榜系统，系统框图如图1所示，包括智能终端和服务器端，智能终端通过无线通信网络与服务器端通信。智能终端包括中央处理器、存储器、音频信号收集与转录单元以及演奏评分单元。服务器端包括对战单元和排行榜单元。

其中音频信号收集与转录单元接收由录音装置采集得到的声音信号，并将其转录成为MIDI数字音频信号。

音频信号收集与转录单元包括：频率检测器单元，用于识别所述音频信号的频率；振幅检测器单元，用于识别所述音频信号中高于音符检测阈值的部分来检测的振幅；音符开始事件产生器，用于产生所述音符开始事件；音符结束事件产生器，用于产生所述音符结束事件；音符计数器，用于计算音符处于本次演奏中第几个音符；以及音符时值检测单元，用于通过第一音符开始事件和第二音符开始事件之间的时间间隔来检测音符时值，将音符时值与第一音符开始事件关联起来，遍历整首曲目的音符，可以得到每个音符对应的音符时值。

音频信号收集与转录单元还可以添加和弦识别器单元，用于识别所述音频信号的和弦；和/或休止符检测器单元，用于通过检测音频信号中振幅低于休止符检测阈值的部分来检测休止符。采用该改进的音频信号收集与转录单元，所转换的演奏数据还包括和弦数据和/或休止符位置数据。

音频信号收集与转录单元所接收到的音频信号的来源包括：智能终端设备自带的录音功能、现实中实时的乐器演奏发出的声音、其他设备播放出的已录好的音频、其他设备传输而来的音频信号。

MIDI数字音频信号传输至智能终端的中央处理器中，智能终端的中央处理器将MIDI音频数字信号转换成用户的演奏数据。演奏数据以音符为单位，包括：音高、音符时值、音符事件起始时间、音符事件结束时间、音符力度以及演奏中的第几个音符。

演奏评分单元将用户的演奏数据与智能终端存储器中储存的曲目标准演奏数据在时间轴上匹配，并计算得出各差异类型的差异数据。根据各差异类型对应的差异数据的归一化数据量以及各差异类型的加权系数，通过加权求和获得用户本次演奏得分。

差异计算以音符为单位，差异类型包括音高差异、力度差异、音符时值差异；按照不同的差异类型，分别计算用户的演奏数据和标准演奏数据之间的偏差值。对于添加了和弦识别器单元和/或休止符检测器单元的音频信号收集与转录单元，则差异类型还包括和弦音高差异和/或休止符位置差异。

智能终端将演奏得分数据发送至服务器端，服务器端的对战单元将线上两人的演奏得分对比，得分高者胜利，低者输。

排行榜单元将系统中所有演奏过同一曲目的用户得分进行排序，获得排序结果，根据排序结果生成排行榜榜单。排行榜单元还可以对用户历史所有演奏得分排行、对线上所有已注册用户的历史得分累加排行、指定地区的用户演奏得分排行。

智能终端的屏幕可用于显示可视化MIDI演奏数据和对战与排行榜信息。可视化MIDI演奏数据的呈现形式有：五线谱呈现和/或钢琴瀑布呈现。

如图2所示为本发明所述的线上乐器对战平台和排行榜系统的工作流程图。音频信号收集与转录单元收集到乐器发出的乐音，通过复音音乐自动转录技术自动、实时地转录成相对应的MIDI音频数字信号；MIDI音频数字信号在智能终端中汇总形成用户本次演奏数据；用户本次演奏数据在用户评分单元中依据与标准乐谱的比对对本次用户演奏的数据进行评分，得出本次演奏分数。智能终端中储存的曲目标准演奏数据来源包括：本机用户以往录制的演奏数据、联网传输而来的其他用户数据、大师钢琴演奏MIDI音频数字信号。当在对战模式时，两位远程用户分别完成演奏并得到本次演奏的分数，两者分数进行对比，分数高者对战胜利，分数低者失败。当在排行榜模式时，每位用户都将自己本首曲目的最好演奏分数上传到排行榜系统中，系统进行由高到低排序，分数高者排名高。用户可以自行在线上选择对手，也可以由智能终端随机匹配对手。

基于音频信号转录的线上乐器对战平台和排行榜系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。