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和声基础规范键盘测试的CAT系统的设计与实现

作　者: 张鸽
导　师: 艾伦；贾升溪
学　校: 首都师范大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 和声 基础规范 MIDI键盘 MIDI消息 CAT系统 实时接收和转换
分类号: TP334.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要


“和声基础规范键盘测试的CAT系统”是在信息技术与课程整合的教学改革中，针对传统和声教学的现实问题提出的。系统运用计算机MIDI通信、多媒体技术和C++面向对象编程技术，结合和声教师多年的教学经验，经过长期的测试和不断完善，已初步应用于学生的教学与练习辅导中，对提高学生学习兴趣和学习效果，减轻教师工作量都起到了很好的作用。 系统的最终目的是：实现传统键盘和声测试系统的自动化，能够对学习者的“和声弹奏”进行实时和智能化的学习评价和指导。根据功能需要，系统分两个版本：练习版和测试版。练习版旨在为学习者提供课后练习和辅导的工具，成为他们学习和声基础规范的良师益友；测试版旨在将教师从传统和声测试繁琐的劳动中解放出来，成为教学和测试的智能化工具。 系统实现的基本方法是：将MIDI键盘和计算机连接，在学生用MIDI键盘或电子琴弹奏系统给出的和弦题目时，系统将实时接收学生弹奏中传来的MIDI信号并对它进行识别成为和弦信号，运用和声基础规范的理论对该信号进行分析和评判，针对学生和教师的不同需求将评判信息记录或给予相应的反馈和帮助。 其中关键也是难点的问题有两个： 一是接收MIDI信号并从中识别分离出和弦信息。保证接收的实时性和识别的准确性是这一部分的关键。在对MIDI消息进行了研究并对学生弹奏的和弦样本总结规律的基础上，采用了时间间隔和MIDI标志信号相结合的办法，对于不同速度和强度的弹奏都能够较好的分离和识别。 二是运用和声基础规范理论，对已经得到的和弦数据进行分析评价的过程。长期的测试表明，由于答案的多样性和学生弹奏数据的不确定性，靠简单将题目答案与学生弹奏数据相对照评判的办法是不可行的。智能化是保证评价准确的前提。因而，系统采取了题库信息、和声理论信息和学生弹奏信息三者综合评价的办法，对不同水平学生的不同错误的弹奏都能够给出较准确和科学的评价。 据了解，目前市场上关于MIDI制作和合成的软件都只是简单MIDI设备的作曲和演奏。而对于广大的音乐爱好者和专业人员来说，还需要真正能够运用计算机进行智能化的交互教学的软件。开发这套“和声基础规范键盘测试的CAT系统”正是顺应了这个需要，是信息技术与音乐基础理论教学相整合的一次很好的尝试，也可以说是填补了该领域的一项空白。

全文目录


第一章 前言  8-11
  1．1 本题提出的实际意义和最初设想  8-9
    1． 课题名称简介：“和声基础规范键盘测试”  8
    2． 本题提出的实际意义  8-9
    3． 系统实现的最初设想  9
  1．2 系统设计和实现的可行性分析  9-11
    1． “键盘和声测试”体系的形成和实践为系统的实现提供了理论基础和条件保证  9-10
    2． 计算机MIDI通信和多媒体技术的发展为系统的实现提供了技术保证  10-11
第二章 键盘和声测试的CAT系统的分析和设计  11-15
  2．1 系统功能分析  11
  2．2 系统结构设计  11-12
  2．3 系统模块和难点分析  12-13
  2．4 模块解决关键技术简介  13-15
    1． MIDI信号的接收和识别模块：  13
    2． 和弦数据的处理和评价模块：  13-15
第三章 MIDI信号的接收和转换模块  15-24
  3．1 MIDI规范研究  15-18
    1． MIDI音乐简介  15-16
    2． 系统使用的MIDI键盘  16-17
    3． 系统常用的MIDI消息分析  17-18
  3．2 MIDI信号的实时接收和识别  18-24
    1． 接收键盘传出的MIDI信号  18-20
    2． MIDI信号的过滤和分离  20-24
第四章 和弦信号的处理和评价模块  24-49
  4．1 相关和声学理论简介  24-26
    1． 和弦  25
    2． 和弦连接  25-26
  4．2 系统相关的和声概念和规律总结  26-29
    1． “纵向结构”  26-28
    2． “横向连接”  28-29
  4．3 主要错误介绍和判断简析  29-32
    1． 纵向结构的主要错误及分析  29-30
    2． 横向连接的主要错误及分析  30-32
  4．4 和弦类的设计和实现  32-49
    1． 面向对象程序设计简介  32
    2． “和弦”类的数据和功能分析  32-33
    3． “和弦”类的程序外部实现简析  33
    4． “和弦”类的内部数据和函数分析  33-49
第五章 CAT系统的测试与实现  49-62
  5．1 系统的测试  49-56
    1． 第一次测试  49-52
    2． 第二次测试  52-56
  5．2 系统的界面和功能演示  56-62
    1． 练习版：担当学生课下练习强化的Tutor  56-60
    2． 考核版  60-62
参考文献  62-63
致谢  63

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