音乐视唱智能导学系统模型研究与设计

发布时间：2020-05-21 00:13

【摘要】：音乐视唱是以培养音乐能力为主要教学目标的基础学科,在音乐相关领域的教学中的有着极其重要的基础地位。随着个性化教学和自主学习理念的普及,传统视唱教学模式的局限性逐渐明显,为此音乐教学领域正积极探索在不同条件、不同层面下的教学改革。实践证明,在音乐视唱教学中数字化多媒体技术的应用,能有效的提高教学效果、丰富教学方法,为学科的建设和发展带来新的机遇。然而,多媒体技术只能用于实现教学辅助设备或者辅助教学系统,并不能主动为学生和教师提供个性化的教学服务,要实现音乐视唱的个性化教学需要研究出更加智能化、更有自主性的教学系统。智能导学系统(ITS)是利用计算机模仿教学专家的经验、方法来辅助教学工作的计算机系统。ITS为学习者提供了个性化的学习资源和自适应的教学方法,从而减少学生对老师的依赖,实现自主学习。经过多年的研究和发展,以及人工智能技术的助力,ITS已基本形成稳定的结构和统一的实现规范,并在计算机基础、语言、医学、数学等学科上诞生了都很多优秀的产品。基于以上背景,本文以通用ITS的系统结构为基础,结合音乐视唱学科在教学内容和教学方法上的特点,对音乐视唱智能导学系统模型进行研究,并完成系统整体架构的设计,主要研究内容如下:(1)结合音乐视唱的学科特性,对音乐视唱智能导学系统中的领域知识模型、学习者模型、教师模型进行研究和设计,为系统的实现提供理论依据和参考。(2)提出一组具有较好区分度的乐谱难度特征集,并设计基于乐谱难度的乐谱推荐算法和策略,实现智能导学中学习资源的个性化推送。(3)提出有一定适用性的音乐视唱能力水平评估方法和模型,从音乐专业的角度定义多个能力评价指标,实现智能导学系统中学习者认知水平的智能化评估。(4)设计音乐视唱智能导学系统的人机接口和系统架构。其中人机接口部分主要包括学习者模型可视化、乐谱展示组件、学习工具等图形化用户接口的设计。本研究的创新之处主要有两点:其一,系统的研究了音乐视唱智能导学系统模型的主要内容和设计方法;其二,针对ITS中乐谱资源推荐和视唱能力评估等问题,提出了基本的解决思路并设计了具有一定可行性的算法。
【图文】：

导学系统,模型结构,智能,学习者模型

硕士学位论文逡逑ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ邋ＴＨＥＳＩＳ逡逑口是ＩＴＳ与学习者之间实现交互的前端界面。其它各个模块通提供学习资源、教学指导、学习者模型等数据的可视化，同时反馈信息。用户则利用人机接口实施具体的学习行为。ＩＴＳ的人然语言处理、人机对话、教师模型调整、虚拟现实等功能。逡逑ｆ逦＼逡逑

信号预处理,音频信号,效果图,过低

图２－２信号预处理效果图逡逑从对比图中可以看到，音频信号经过滤波后频率过高和过低的部分被剔除掉了；逡逑经过预加重及端点检测，背景噪音被进一步减弱，声音信号变得更加清晰，也提逡逑出了有效的人声片段，达到了提取主要人声信号，滤除噪声的目的。逡逑２．３．２基音频率提取逡逑基音频率是基音周期的倒数，即基音产生时发声体的振动频率。通过前面的对逡逑高概念的介绍了解到，，音高主要由基音决定，为提取语音信号中的音高序列，首逡逑要检测出信号中存在的基音频率。基音区别于泛音最明显的特征就是周期性，因逡逑基音检测算法的核心就是检测信号中呈周期性出现的成分。现有基音检测算法主逡逑有以下三类：逡逑（１）时域法逡逑时域法即利用语音信号时域特征的方法，这类方法直接通过语音波形来检测基逡逑周期，常见的有：自相关分析法、平均幅度差法、并行处理法、数据减少法等。逡逑域法计算简单，但检测效果受信号质量的影响较大。逡逑（２）频域法逡逑
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：G434;J613.1-4

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