一种数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件

摘要

本发明属于乐谱播放技术领域，特别涉及一种数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件；其一种数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件，所述乐谱播放模块组件包括曲谱播放单元、唱名播放单元、范唱、伴奏播放单元以及唱词播放单元。本发明提供一种新的数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件，该数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件提供多种播放模式，可以满足用户的需求，且不仅可以播放录制好的歌曲和伴奏，还能对编写的曲谱进行识别并自动合成播放，不仅满足教师的教学需要，还可以满足学生的使用需求；播放过程中模拟音乐键盘同时显示乐符在键盘上的位置，实现音符、歌词和虚拟键盘的一一映射。

说明书

本发明属于乐谱播放技术领域，特别涉及一种数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件。

背景技术

我国于2002年成立了数字化音乐教育学会，从此数字化音乐教育的发展进入了新的时代，虽然在国内数字化进入音乐教育领域已有十余年。数字音乐教学系统中的乐谱播放演示是音乐课堂教学的重要组成部分，在乐谱学习过程中，及时的给学生播放演示相应的乐谱能极大的促进师生的交互，同时使学生在多个感官层面上对乐谱有更深的了解；虽然现在的曲谱播放模块具有良好的乐谱演奏效果，但是曲谱的播放模式较少，无法满足用户的需求，智能播放录制好的歌曲或伴奏，无法对编写的曲谱进行播放。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种新的数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件，该数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件提供多种播放模式，可以满足用户的需求，且不仅可以播放录制好的歌曲和伴奏，还能对编写的曲谱进行识别并自动合成播放，不仅满足教师的教学需要，还可以满足学生的使用需求。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供一种数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件，所述乐谱播放模块组件包括：

曲谱播放单元，用于在谱曲播放时解析谱子数据，调用json文件，循环最外层的谱表行数据，再循环每行中的复谱表数据、小节数据，从小节数据中循环音符数据，通过音符的音高数据、当前谱子的调号、当前用户选择的调号获得当前音符的MIDI值，通过MIDI Api播放此音符，通过当前播放的音符数据，在界面上做高亮处理，同时，获得音符的MIDI值后，从虚拟键盘里找到MIDI值对应的虚拟键盘的键位做高亮处理；

唱名播放单元，用于在播放唱名文件时解析谱子数据，通过当前音符的音高、当前谱子的调号、当前用户选择的调号确认当前的唱名文件，并且通过调用播放器播放出对应的唱名音频的声音，所述播放器包括但不限于soundfont-player，且所述唱名播放单元包括男生唱名模式和女生唱名模式；

范唱、伴奏播放单元，用于在范唱或伴奏时解析谱子数据，调用json文件，通过播放时间点在json文件中找到音符并高亮显示，同时通过音符数据获得当前音符的MIDI值，通过MIDI Api播放此音符，通过当前播放的音符数据，在界面上做高亮处理，同时，获得音符的MIDI值后，从虚拟键盘里找到MIDI值对应的虚拟键盘的键位做高亮处理；

唱词播放单元，用于在播放唱词文件时，通过每首谱子用到的拼音和音调临时生成一个音色库json并保存到唱词文件夹中，通过解析谱子数据，对音符中的歌词做拼音转换，通过拼音找到对应的音符数据以及唱词文件，并通过播放器播放出当前音符对应的音高数据、拼音的声音来实现唱词播放，所述播放器包括但不限于soundfont-player；

所述唱词播放单元还包括唱词文件夹，所述唱词文件夹用于存储播放时每首谱子用到的拼音和音调。

本发明的有益效果如下：

本发明提供一种新的数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件，该数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件提供多种播放模式，可以满足用户的需求，且不仅可以播放录制好的歌曲和伴奏，还能对编写的曲谱进行识别并自动合成播放，不仅满足教师的教学需要，还可以满足学生的使用需求；播放过程中模拟音乐键盘同时显示乐符在键盘上的位置，实现音符、歌词和虚拟键盘的一一映射。

附图说明

图1为实施例1数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件的结构框图；

图2为实施例1曲谱播放单元的展示图；

图3为实施例2数字音乐教学系统的结构框图；

图4为实施例3数字音乐教学系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本发明实施例1提供一种数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件，如图1、图2所示，所述乐谱播放模块组件包括：

曲谱播放单元10，用于在谱曲播放时解析谱子数据，调用json文件，循环最外层的谱表行数据，再循环每行中的复谱表数据、小节数据，从小节数据中循环音符数据，通过音符的音高数据、当前谱子的调号、当前用户选择的调号获得当前音符的MIDI值，通过MIDIApi(优选windows midi api)播放此音符，通过当前播放的音符数据，在界面上做高亮处理，同时，获得音符的MIDI值后，从虚拟键盘里找到MIDI值对应的虚拟键盘的键位做高亮处理；

唱名播放单元20，用于在播放唱名文件时解析谱子数据，通过当前音符的音高、当前谱子的调号、当前用户选择的调号确认当前的唱名文件，并且通过调用播放器播放出对应的唱名音频的声音，所述播放器包括但不限于soundfont-player，且所述唱名播放单元20包括男生唱名模式和女生唱名模式；

范唱、伴奏播放单元30，用于在范唱或伴奏时解析谱子数据，调用json文件，通过播放时间点在json文件中找到音符并高亮显示，同时通过音符数据获得当前音符的MIDI值，通过MIDI Api(优选windows midi api)播放此音符，通过当前播放的音符数据，在界面上做高亮处理，同时，获得音符的MIDI值后，从虚拟键盘里找到MIDI值对应的虚拟键盘的键位做高亮处理；

唱词播放单元40，用于在播放唱词文件时，通过每首谱子用到的拼音和音调临时生成一个音色库json并保存到唱词文件夹401中，通过解析谱子数据，对音符中的歌词做拼音转换，通过拼音找到对应的音符数据以及唱词文件，并通过播放器播放出当前音符对应的音高数据、拼音的声音来实现唱词播放，所述播放器包括但不限于soundfont-player；

所述唱词播放单元40还包括唱词文件夹401，所述唱词文件夹401用于存储播放时每首谱子用到的拼音和音调。

本发明提供一种新的数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件，该数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件提供多种播放模式，可以满足用户的需求，且不仅可以播放录制好的歌曲和伴奏，还能对编写的曲谱进行识别并自动合成播放，不仅满足教师的教学需要，还可以满足学生的使用需求；播放过程中模拟音乐键盘同时显示乐符在键盘上的位置，实现音符、歌词和虚拟键盘的一一映射。

所述乐谱播放模块组件还包括节奏播放单元，用于对曲谱的节奏进行播放，包括男生节奏播放模式和女生节奏播放模式；使得乐谱播放模式更加全面，容易满足用户的使用需求。

本实施例中所述曲谱播放单元10包括音色切换子模块101，所述音色切换子模块101用于通过调用MIDI Api(优选windows midi api)切换当前通道的音色，修改当前谱曲的播放音色。可以在曲子播放前或播放过程中切换曲子播放的音色，该处音色可以为音高。

本实施例中所述乐谱播放模块组件还包括转换单元50，所述转换单元50用于基于json数据实现五线谱与简谱的转换，谱子数据为json数据，展示时的图标、规则都是通过数据处理的，谱子的展示是通过数据做的渲染。用于实现五线谱与简谱的快速转换，便于教师的教学，还可以便于学生的自主学习。

本实施例中所述曲谱播放单元10、唱名播放单元20、范唱、伴奏播放单元30和唱词播放单元40在解析谱子数据时，识别谱子中的减时线、连音线、音符附点、倚音以及和弦，在播放音符时，根据减时线、连音线、音符附点、倚音以及和弦对声音做相应的处理。由于谱子中有减时线、连音线等，因此在播放时需要对这些需要识别，尤其是在播放自动合成的曲谱时，使得播放的歌曲或伴奏更加符合用户的需要。

本发明中乐谱播放模块还支持歌词的显隐功能，点击歌词显隐时判断当前是展示还是隐藏，如果是展示，则直接隐藏所有歌词的标签。反之展示所有歌词的标签。

本实施例中乐谱播放模块支持8种模式的曲谱播放，不仅可播放上传的曲谱还可播放系统合成的曲谱，更加满足中小学音乐教学的需要，包括曲谱播放、男/女生唱名播放、范唱播放、伴奏播放、男/女声节奏播放，女生唱词(试唱)；该模块可打开乐谱并进行播放；可从任意位置开始播放；播放过程中模拟音乐键盘同时显示乐符在键盘上的位置；可设置音色、音调、播放速度等；设有节拍器，方便掌握演奏节奏；可实现简谱、五线谱展示页面一键切换。

曲谱的json数据的字段描述：

实施例2

一种数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件，如图3所示，与实施例1不同的是：所示曲谱播放单元10和所述范唱、伴奏播放单元30中调用的json均为打谱操作模块1中生成的文件，所述打谱操作模块1与所述乐谱播放模块组件相通讯，包括：

音符库11，用于构建音符的数据结构，包括构建音符数据与音符图标之间的映射、音符数据与midi信号之间的映射以及将组成同一节拍的各音符数据构建成小节数据，所述音符包括普通音符、休止符以及拍子，普通音符、休止符、拍子可通过修改音符的属性面板中的时值字段相互转换，所述音符图标显示在音符面板上，在用户点击音符面板上的所述音符图标时，初始化普通音符、休止符或拍子，通过点击的所述音符图标对应的普通音符、休止符或拍子在音符的属性面板中的时值字段，赋值初始值，直接存储到小节数据中，所述音符数据内存储有歌词数据、音高数据、音符长短数据以及音频文件当前播放的时间点；

音符属性库12，用于构建谱子的数据结构，包括构建音符的属性值与属性图标之间的映射，所述属性图标显示在属性面板上，在用户点击属性面板上的属性图标后，可以得到对应属性图标的属性值，在音符的数据结构中对应的键值上存储该属性值；

曲谱生成单元13，用于在播放音频文件时，基于暂停指令获取当前播放的音频文件的时间点，将该时间点记录到音符库11的音符数据中，对应的音符数据作为最内层的数据并存储到小节数据中，含有连谱号的谱表构成复谱表数据，多行复谱表数据构成最外层的谱表行数据，所述谱表行数据及其结构构成曲谱文件并存储到json文件中。

本实施例中所述曲谱生成单元13中的音频文件包括自动合成的唱词音频文件，所述唱词音频文件的构建如下：

汉语拼音库131，用于构建各声调的汉语拼音与对应的唱词音频文件之间的映射；

唱词音频文件生成子模块132，用于提前按照汉语拼音录制对应的音调的音频文件，每个拼音录制相关的m个音高(优选36个音高)的wav音频文件，对每个音高的录制时长进行截取调节处理，将wav音频文件压缩转换成MP3文件，并且做base64处理存储到json文件中。

本实施例中所述曲谱生成单元13中的音频文件包括自动合成的唱名音频文件，所述唱名音频文件的构建如下：

唱名文件库133，用于建立音符数据与唱名文件之间的映射，所述音符数据内存储有歌词数据、音高数据、音符长短数据；

唱名音频文件生成子模块134，用于提前录制n种调号(优选15种调号)的唱名文件，每个调号下录制m个音高(优选36个音高)的wav音频文件对每个音高的录制时长进行截取调节处理，将wav音频文件压缩转换成MP3文件，并且做base64处理存储到json文件中，且所述唱名文件包括男生版本和女生版本。用于自动合成唱名文件或唱词文件，不仅使得系统的功能更加全面，而且便于教师的教学，还满足学生的使用需求。

本实施例中所述打谱操作模块1还包括谱表属性库14，所述谱表属性库14用于构建谱表的数据结构，包括构建谱表的属性值与谱表属性图标之间的映射，在用户点击谱表属性图标后，可以得到对应图标的属性值，在谱子的数据结构中对应的键值(key值)上存储该谱表的属性值；谱表属性包括行间距、复合谱表、乐器音色、多音谱表以及高低音谱；所述复合谱表用于通过连音号将多个谱表合在一起来记录多个声部。

本实施例中所述谱表属性库14还包括：

高音谱库141，用于构建高音谱图标与对应的状态数据之间的映射；

低音谱库142，用于构建低音谱号与对应的状态数据之间的映射；

转换子模块143，用于建立高音谱库141与低音谱库142之间的映射，实现高音谱到低音谱的转换，在点击图标录入音符时，出现的为高音谱，将高音谱的状态数据转换为低音谱的状态数据则完成高音谱与低音谱之间的转换。

本发明谱子生成单元中的音频文件可以为提前录制好并上传的范唱或伴奏文件，也可以为自己编写并自动合成的曲谱文件；通过打谱操作模块可以轻松创作简易歌曲，跨越创作门槛，增强学生兴趣；以创作带动学习，通过自由编辑乐曲、修改和视听，提升学习效果；通过免费工具，学生可提交音乐作业和创作习作，音乐课不再可有可无；不再局限于仅能对上传的歌曲或伴奏进行打谱生成，还可以对编写的曲子进行声音的自动合成，进而生成打谱文件，功能更加全面，更加符合用户的需求，且通过json文件对生成的曲谱文件进行存储，在机器可读和人类可读性之间取得了很好的平衡。

实施例3

一种数字音乐教学系统的乐谱播放模块组件，如图4所示，与实施例2不同的是：所述乐谱播放模块组件还通讯连接有白板操作模块2、乐理教学模块3、演奏教学模块4、赏析模块5以及互联网模块6，

白板操作模块2，用于建立白板库，所述白板库内构建功能图标与对应功能属性值之间的映射，所述功能图标显示在功能面板上，对编辑页面中的谱子进行编辑操作，所述编辑操作包括但不限于电子笔、橡皮擦、插入文件；所述乐理教学模块3，用于构建五线谱表到音乐键盘、音乐键盘到五线谱表的映射，并调用白板库对教学页面进行标记、讲解，同时建立乐理库，所述乐理库内构建乐理图标与对应属性值之间的映射，所述乐理图标显示在乐理面板上，对虚拟键盘、音符的音调或音色进行调节：

乐理教学模块3，用于构建五线谱表到音乐键盘、音乐键盘到五线谱表的映射，并调用白板库对教学页面进行标记、讲解，同时建立乐理库，所述乐理库内构建乐理图标与对应属性值之间的映射，所述乐理图标显示在乐理面板上，对虚拟键盘、音符的音调或音色进行调节；

演奏教学模块4，用于通过摄像机对教师的示范演奏进行录制并投影到显示屏上，并建立演奏库，所述演奏库内构建演奏设置图标与对应属性之间的映射，所述演奏设置图标显示在演奏面板上，对虚拟键盘、演奏的音调、音色进行调节；

赏析模块5，用于进入赏析页面对资源进行赏析，并可调用白板操作模式进行相关操作；

互联网模块6，用于进入互联网界面可以进行相关知识材料的搜索查询。

本实施例集音乐创作、电子示教板、乐谱播放器、视频播放、图片查看、网页浏览等功能模块于一体，满足中小学常规音乐课教学的需要，且该系统简单易用，界面友好，提供了丰富多彩的工具；打谱操作模块可以实现五线谱、简谱轻松书写、编辑和制作，曲谱、乐符、歌词等元素智能关联、移动；乐谱播放模块可以实现乐谱的任意播放：128种音色库，可选调音调、音速和音色，可任意选择范围播放以及五线谱与简谱随时切换，可以以五线谱或者简谱的形式进行打谱、曲谱播放，只需要一次打谱，便可以根据需要一键切换简谱或者五线谱展示和曲谱播放；白板操作模块实现：1)三类教学资源信息的任意使用：课本、作业本等手边资源，储存在电脑里PPT、DOC文件、图片、视频资源，随意访问互联网教学网站。2)任意白板标注讲解，支持板书笔、板擦、幕布等，传承教学习惯与精髓。3)多种方式的辅助教学，视频、图片、文本等，增加课堂生动性。乐理教学模块将音乐键盘、五线谱表、调名、调号、音名、唱名、和弦、音程尺等集成于一体，使分别独立的乐理元素有机的联系到一起，便于了解相互关系，提高乐理教学的可视性和直观性；可设置128种音色；可设置15种不同调号，并按调号显示实时唱名；可进行32组和弦示范教学，包括三和弦、七和弦，如：大三和弦、小三和弦、大七和弦、小七和弦、属七和弦等；可设置节拍器，方便掌握演奏节奏；具有讲解模式；具有音程尺显隐功能；实现五线谱表到音乐键盘、音乐键盘到五线谱表的映射功能；实现仿真多点音乐键盘，可与MIDI接口无缝挂接；采用多点触摸模拟音乐键盘，一览无余的展示老师的演奏指法及技巧，教学直观，大大提高了教学质量和速度。演奏教学模块实现与标准USB接口视频实物展台无缝链接，方便展示教师的弹奏；采用仿真多点音乐键盘，可与MIDI接口无缝挂接；采用多点触摸模拟音乐键盘，一览无余的展示老师的演奏指法及技巧，教学直观，大大提高了教学质量和速度。赏析模块可以对视频和图片等进行赏析，支持播放视频文件或欣赏图片时，进行笔迹标注、笔迹擦除等演示操作，支持对有笔迹标注的页面转到白板保存。互联网模块可在软件内直接访问网页，具备网页控制功能，包括：前进、后退、刷新等。

以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。