【摘 要】
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随着经济的发展,人们越来越注重个人修养和文化素质的提高,更多的人认识到音乐的魅力。各种乐器的学习热潮逐渐掀起,作为主流乐器之一的架子鼓也得到了进一步的推广。目前国内的架子鼓教育仍面临专业教师资源稀缺、学习经济成本大、学习效率低下以及学习周期长等问题,以教师教学为主的架子鼓传统陪练不能完全满足现阶段架子鼓学习群体的需求。针对原声架子鼓教学场景,本文利用物联网设备和人工智能技术,设计并实现了一套价格低
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随着经济的发展,人们越来越注重个人修养和文化素质的提高,更多的人认识到音乐的魅力。各种乐器的学习热潮逐渐掀起,作为主流乐器之一的架子鼓也得到了进一步的推广。目前国内的架子鼓教育仍面临专业教师资源稀缺、学习经济成本大、学习效率低下以及学习周期长等问题,以教师教学为主的架子鼓传统陪练不能完全满足现阶段架子鼓学习群体的需求。针对原声架子鼓教学场景,本文利用物联网设备和人工智能技术,设计并实现了一套价格低廉、简单易用、互动性强的架子鼓辅助练习原型系统。系统分为音频采集端、音频处理端、Web前端和Web后端:（1）音频采集端在Arduino平台上开发,主要负责采集传输用户击鼓音频。实现基于NTP（Network Time Protocol）的时钟同步模型,保持多点采集音频时间的一致;实现基于MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）的发布订阅模型,将多个采集端获取的音频数据与时间戳绑定并通过不同主题进行实时转发;使用OTA（Over-the-Air Technology）实现设备固件的远程升级。（2）音频处理端通过Python语言开发,主要负责实时分析用户击鼓音频数据。实现多进程交互模型,实时接收和处理音频数据;实现基于频谱通量的峰值检测法提取音频中的鼓点,使用卷积神经网络推理,在线评判用户击鼓正误。（3）前端Web页面采用Vue.js框架开发,提供基于i View UI组件库构建的界面显示;使用SVG（Scalable Vector Graphics）绘制简易鼓谱,并实现波形可视化的音频播放器以及波形图到鼓谱之间的映射;在用户练习的过程中实时显示击鼓的正误。（4）后端采用Node.js和Express框架开发,设计分层架构,实现匹配路由、请求分发、业务处理和SQL操作,提供离线生成鼓谱等服务,并使用My SQL数据库对用户、鼓曲等信息进行存储。通过验证,该原型系统具有良好的交互体验,满足架子鼓辅助练习的需求,可以在一定程度上替代教师辅助架子鼓学习者练习,帮助用户降低学习架子鼓的经济成本,给予用户击鼓实时评判反馈,帮助用户及时发现并纠正错误,提升学习效率。
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