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电子乐谱的设计与若干关键技术的实现

许锦生  
【摘要】:通过对现有的电子乐谱进行深入研究,结合电子乐谱使用对象的需求,设计了电子乐谱的四种功能——显示功能、播放功能、学习功能和乐谱管理功能。本文重点对MIDI文件提取乐谱信息,乐谱整合显示,乐音检测识别以及乐谱跟踪等关键技术进行了研究,主要做了如下工作。 介绍和研究了MIDI的文件结构和MIDI文件对乐谱信息的表达形式。通过查阅MIDI相关文献,以及对大量MIDI文件进行结构解析,我们发现了MIDI格式文件对于音符的表示采用的是规范的量化形式。通过解析MIDI文件,可以得到关于音符的力度大小、时值长短以及音色等信息。由于MIDI文件对音符信息规范的过于细致,导致了音符信息较为零散,直接由MIDI文件“翻译”来的电子乐谱不仅音符表现形式非常繁琐,而且表达形式和普通乐谱有很大的差异。为了使生成的电子乐谱和普通乐谱尽可能的相似,我们对乐谱中同一小节中连续的若干时值相同的音符进行整合,经过整合后的乐谱更加简洁,更加方便使用者对时值的把握。 通过对比分析了几种常用的时频分析工具,根据乐器基音检测识别的需求,论文中选择了短时傅立叶变换作为基音提取的工具。在基音提取的基础上,利用提取的基音频率,通过对比标准频率,实现音符的识别和钢琴的辅助调音。 实现电子乐谱自动翻页的前提是完成演奏音符在乐谱中的准确定位,也就是乐谱跟踪。通过分析Dannenberg算法和Pardo算法各自的优点及不足,论文提出了通过音符匹配和限定搜索范围的方法,提高乐谱跟踪的效率和容错率。


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