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1、項(xiàng)目編號(hào)國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目申請(qǐng)書(shū)項(xiàng)目名稱音樂(lè)情感建模技術(shù)初探二OO八年十月- -填寫(xiě)說(shuō)明一、本表要按順序逐項(xiàng)填寫(xiě),內(nèi)容要實(shí)事求是,表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)??杖表?xiàng)要填“無(wú)”。要求一律用A4紙雙面打印,于左側(cè)裝訂成冊(cè)。二、申請(qǐng)參加河南師范大學(xué)“國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)人數(shù)不得超過(guò)5人(1人為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,參與合作研究者1-4人),運(yùn)行周期為2年。三、指導(dǎo)教師主持科研項(xiàng)目情況限填兩項(xiàng);代表性科研成果限填三項(xiàng),若為論文需按照論文題目、發(fā)表刊物名稱及年、卷、期、頁(yè)碼填寫(xiě),若為科研成果獎(jiǎng),需按照成果名稱、授獎(jiǎng)機(jī)構(gòu)及獲獎(jiǎng)等級(jí)填寫(xiě),若為專利,需按照專利名稱、專利性質(zhì)(國(guó)家發(fā)明專利或?qū)嵱眯滦蛯@?/p>

2、授權(quán)機(jī)構(gòu)填寫(xiě)。以上成果限第一作者或第一完成人。四、如填表有不明事宜,請(qǐng)致電咨詢(聯(lián)系電話:3326192)。一、申請(qǐng)理由(包括前期工作基礎(chǔ)及項(xiàng)目成員具備的知識(shí)、興趣、已取得的成績(jī)及相關(guān)科研經(jīng)歷等)1.該項(xiàng)目組成員對(duì)聲樂(lè)、樂(lè)理等音樂(lè)學(xué)知識(shí)具有濃厚的興趣,初步了解了音樂(lè)理論知識(shí);扎實(shí)學(xué)習(xí)了多媒體技術(shù)基礎(chǔ),熟練掌握了VC+編程開(kāi)發(fā)技術(shù),深入研究了數(shù)學(xué)模型的建立,系統(tǒng)學(xué)習(xí)了專業(yè)相關(guān)課程(包括C,VC+等編程語(yǔ)言,以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)等專業(yè)核心課程)。2該項(xiàng)目組成員在2008年全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中取得優(yōu)異成績(jī),同時(shí)參與了匯編語(yǔ)言仿真調(diào)試環(huán)境的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā),學(xué)習(xí)和積累了一定的技術(shù)及科研經(jīng)驗(yàn)。二、選題依

3、據(jù)(包括項(xiàng)目的學(xué)術(shù)價(jià)值、應(yīng)用價(jià)值、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析,并列出主要參考文獻(xiàn))項(xiàng)目學(xué)術(shù)價(jià)值該項(xiàng)目是多媒體技術(shù)中聲音信息理論的補(bǔ)充,是樂(lè)曲創(chuàng)作理論的飛躍,能夠促進(jìn)計(jì)算機(jī)音樂(lè)技術(shù)和人工智能理論的發(fā)展。應(yīng)用價(jià)值該項(xiàng)目可以極大地提高樂(lè)曲的產(chǎn)出效率,改善人們生活質(zhì)量,可以實(shí)現(xiàn)作曲大眾化,可以對(duì)不同情感進(jìn)行音樂(lè)創(chuàng)作,可以全方位地滿足人們對(duì)不同情感的樂(lè)曲需求。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析國(guó)內(nèi):對(duì)音樂(lè)情感建模方面的研究非常稀少,主要有浙江大學(xué)劉濤博士的音樂(lè)情感認(rèn)知模型與交互技術(shù)研究。國(guó)外:美國(guó)、西歐和日本的不少科研院所和大學(xué)相繼成立了專門(mén)研究計(jì)算機(jī)音樂(lè)的機(jī)構(gòu)。比較著名的有ICMA(InternationalComputer

4、MusicAssociation),IEEECSTechnicalCommitteeonComputerGeneratedMusic,CNMAT(CenterforNewMusicandAudioTechnologies,UCBerkeley),CCRMA(StanfordUniversityCenterforComputerResearchinMusicandAcoustics),IBMComputerMusicResearchCenter,CSMT(CenterforStudiesinMusicTechnology,YaleUniversity),theMITMedialab,theCom

5、puterMusicProjectatCMU、Computer等等這些研究機(jī)構(gòu)對(duì)于計(jì)算機(jī)音樂(lè)的研究各有側(cè)重,對(duì)作曲的研究大多數(shù)采用先分析原有的音樂(lè)作品,產(chǎn)生與原作品風(fēng)格相當(dāng)?shù)淖髌?。而很少涉及音?lè)的表層結(jié)構(gòu)與內(nèi)部邏輯的關(guān)系。主要參考文獻(xiàn)劉濤.音樂(lè)情感認(rèn)知模型與交互技術(shù)研究D.浙江大學(xué)博士學(xué)位論文.馮寅,周昌樂(lè).算法作曲的研究進(jìn)展J.軟件學(xué)報(bào),2006.17(2):209-215.余立功,卜佳俊,陳純計(jì)算機(jī)音樂(lè)研究初探J.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2005.4:66-68.AyeshA,HugillA.GeneticapproachesforevolvingforminmusiccompositionJ.

6、ArtificialIntelligenceandApplications,2005:318-321.AladdinAyeshandAndrewHugill.GeneticApproachesforEvolvingForminMusicalComposition(453-220).ArtificialIntelligenceandApplications2005:318-321.EckD.Findingtemporalstructureinmusic:BluesimprovisationwithLSTMrecurrentnetworks.In:BoulardH,ed.Neural.Networ

7、ksforSignalProcessingXII,Proc.ofthe2002IEEEWorkshop.NewYork:IEEE,2002.747756.CopeD.VirtualMusic:ComputerSynthesisofMusicalStyle.Cambridge:MITPress,2001.三、研究方案(包括研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容、研究方法、實(shí)驗(yàn)方案和技術(shù)路線、可行性分析等)1)研究目標(biāo):通過(guò)建立情感與音樂(lè)要素的關(guān)系模型,借助VC+等計(jì)算機(jī)軟件,使電腦譜寫(xiě)簡(jiǎn)易樂(lè)曲。2)研究?jī)?nèi)容:a.情感的分類、量化及編碼;b.音樂(lè)要素(旋律、節(jié)奏、音色、和聲)的分類,量化及編碼;c.建立情感與音樂(lè)要素

8、之間的關(guān)系模型。3)研究方法根據(jù)情感和音樂(lè)要素的分類,進(jìn)行量化和編碼;通過(guò)分析大量的音樂(lè)作品,分別利用非線性回歸、遺傳、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法建立四個(gè)子模型:情感旋律子模型,情感節(jié)奏子模型,情感和聲子模型,情感音色子模型;利用所建立的子模型實(shí)現(xiàn)研究目標(biāo)。4)實(shí)驗(yàn)方案在VC+平臺(tái)下進(jìn)行,通過(guò)人機(jī)交互設(shè)置參數(shù)達(dá)到生成樂(lè)曲群體的目的。樂(lè)譜顯示用位圖函數(shù)BitBlt()和一些繪圖函數(shù)如MoveTo()、和LineTo()等。定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體以描述WAV的文件結(jié)構(gòu)。文件的打開(kāi)采用函數(shù)mmioOpen()、mmioRead()和mmioClose()等。波形的顯示,采用函數(shù)OnDraw()和BitBlt()等。波形

9、的縮放通過(guò)構(gòu)造自己的函數(shù)庫(kù)的方法。聲音的播放采用WINDOWS低級(jí)音頻函數(shù),如waveOutOpen(),waveOutWrite()和waveOutClose()等。技術(shù)路線情感1旋律情感2情感音樂(lè)要素情感和聲音色情感分類建立模型音樂(lè)要素分類6)可行性分析理論分析音樂(lè)信號(hào)是一種聲音信號(hào),遵循聲學(xué)的基本規(guī)律,而在語(yǔ)音研究領(lǐng)域,目前的技術(shù)相對(duì)穩(wěn)定成熟,可從中獲得借鑒和參考。從基本樂(lè)理來(lái)分析,音樂(lè)是情感的藝術(shù),音樂(lè)情感是通過(guò)音樂(lè)要素表現(xiàn)出來(lái),情感與音樂(lè)要素之間一定存在著一種內(nèi)在的本質(zhì)的必然的聯(lián)系。而且在國(guó)內(nèi)外也有過(guò)對(duì)音樂(lè)情感方面的研究,音樂(lè)與情感關(guān)系的研究中得到最廣泛認(rèn)可的是Hevner形容詞表。

10、實(shí)驗(yàn)手段、方法分析VC+作為一種強(qiáng)大的多媒體開(kāi)發(fā)工具,其內(nèi)部提供了很多音頻處理的接口函數(shù),而且實(shí)驗(yàn)證明對(duì)于處理采樣頻率44.1kHz、量化位數(shù)16位的WAV音頻文件具有良好的運(yùn)算速度。在研究方法上,量化編碼和多元非線性回歸建模的有關(guān)方法已在數(shù)字圖像處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,圖像和聲音作為多媒體技術(shù)中兩個(gè)主要研究對(duì)象,在研究方法上具有很大的相通性。四、項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)、特色和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題或技術(shù)1)項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)從研究對(duì)象來(lái)說(shuō),音樂(lè)情感建模是產(chǎn)生于計(jì)算機(jī)音樂(lè)技術(shù)和多媒體技術(shù)的一個(gè)新課題。聲音、圖像作為多媒體技術(shù)中最重要的兩種媒體,對(duì)圖像信息方面的研究已非常多,相關(guān)技術(shù)已比較成熟;對(duì)聲音信息方面的研究相對(duì)

11、較少,而且大多數(shù)集中在語(yǔ)音信息方面,而音樂(lè)作為一種非常重要的多媒體信息,對(duì)它的研究更是非常少,因此對(duì)它在信息層面和藝術(shù)層面的研究都顯得尤為迫切。從研究方法來(lái)說(shuō),本課題是從情感這個(gè)音樂(lè)的本質(zhì)特征入手,利用基于知識(shí)的非線性回歸等方法建立情感認(rèn)知模型,采用情感導(dǎo)向音符序列的方法,使情感貫穿于作曲的始終,產(chǎn)生的作品風(fēng)格由于受初始情感因子的驅(qū)動(dòng),而與音樂(lè)所要表現(xiàn)的情感動(dòng)機(jī)相符。其目的是探討音樂(lè)的表層結(jié)構(gòu)和音樂(lè)深層邏輯的對(duì)應(yīng)關(guān)系,以形成理論。而目前在此方面研究的出發(fā)點(diǎn)絕大多數(shù)是基于現(xiàn)有的作品,通過(guò)分析現(xiàn)有作品,產(chǎn)生出風(fēng)格相當(dāng)?shù)淖髌罚@種方法往往由于產(chǎn)生的作品受原作品的影響而缺乏創(chuàng)造性,其研究一般只是一種方

12、法的探討。從實(shí)驗(yàn)手段來(lái)說(shuō),本課題的實(shí)驗(yàn)操作基本都是在功能強(qiáng)大VC+平臺(tái)上,生成的作品文件為WAV格式,此格式是非常靈活的,它對(duì)音頻流的編碼沒(méi)有硬性規(guī)定。目前所有音頻播放軟件和編輯軟件都支持這一格式。而且此格式支持許多壓縮算法、多種音頻位數(shù)、采樣頻率和聲道,若采用44.1kHz的采樣頻率,16位量化位數(shù),則其音質(zhì)與CD相差無(wú)幾。而目前絕大多數(shù)同類研究都是基于MIDI格式的,它記錄的并不是真正的聲音,不是實(shí)質(zhì)意義上的音頻文件,而是音頻控制文件。而且它不支持真人原唱或者人聲。不同的聲卡、軟波表、硬件音源的音色是不同的,所以相同的MIDI文件在不同設(shè)備上播放會(huì)有不同的效果。這種由于受硬件的限制而造成的

13、音樂(lè)效果的不穩(wěn)定性也會(huì)影響對(duì)樂(lè)曲的正常評(píng)估結(jié)果。2)特色該項(xiàng)目巧妙的將多媒體技術(shù)科學(xué)理論與音樂(lè)作曲藝術(shù)融合在一起,能夠極大促進(jìn)計(jì)算機(jī)音樂(lè)理論及樂(lè)曲創(chuàng)作理論的研究。3)擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題或技術(shù)該項(xiàng)目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)在于情感旋律子模型,情感節(jié)奏子模型的建立。旋律是音的高低方面的范疇,節(jié)奏是音的長(zhǎng)短的描繪,而這兩者是音樂(lè)構(gòu)成最重要的兩個(gè)方面。這兩個(gè)子模型的建立是產(chǎn)生音符的基礎(chǔ)工作。五、項(xiàng)目進(jìn)度安排(查閱資料、選題、設(shè)計(jì)項(xiàng)目研究方案、開(kāi)題報(bào)告、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、處理與分析、研制開(kāi)發(fā)、撰寫(xiě)研究論文和總結(jié)報(bào)告和成果推廣等)2008年10月1日2008年10月15日查閱資料2008年10月16日2008年1

14、0月19日選題2008年10月20日2008年11月31日設(shè)計(jì)項(xiàng)目研究方案2008年12月1日2008年12月31日開(kāi)題報(bào)告2009年1月1日2009年3月31日實(shí)驗(yàn)研究2009年4月1日2009年5月31日數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)2009年6月1日2009年8月31日處理與分析2009年9月102010年1月31日研制開(kāi)發(fā)2010年2月102010年2月28日撰寫(xiě)研究論文2010年3月102010年3月31日總結(jié)報(bào)告2010年4月102010年4月30日成果推廣六、擬利用資源(科研教學(xué)設(shè)施、儀器設(shè)備、資料等)(一)可利用的校內(nèi)資源:硬件和軟件:計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院創(chuàng)新基地電腦;VC+開(kāi)發(fā)工具、matlab開(kāi)

15、發(fā)工具;圖書(shū)和期刊:圖書(shū)館各類相關(guān)圖書(shū);校園網(wǎng)電子期刊;人力:與音樂(lè)學(xué)院合作;(二)必要但欠缺的資源:硬件:聲頻卡(具備特殊聲音處理能力的創(chuàng)新聲頻卡)、MIDI鍵盤(pán)、高保真聲頻還原設(shè)備;軟件:音頻處理系統(tǒng)軟件;圖書(shū):VisualC+多媒體開(kāi)發(fā)指南、計(jì)算機(jī)音樂(lè)教程、現(xiàn)代電子音樂(lè)概論、作曲基本原理、聲學(xué)基礎(chǔ)、音樂(lè)聲學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、振動(dòng)物理學(xué)、音樂(lè)中的物理、音樂(lè)心理學(xué)、音樂(lè)美學(xué)等方面圖書(shū);期干刊:音樂(lè)情感分析、PsychologyofMusic、AlgorithmicMusicComposition、MusicEmotionRecognition等方面的期刊。七、經(jīng)費(fèi)使用計(jì)劃序號(hào)支出項(xiàng)目及理由金額

16、(元)1聲頻卡29802MIDI鍵盤(pán)36803高保真聲頻還原設(shè)備35004軟件8005各類相關(guān)圖書(shū)5006各類相關(guān)期刊3007印務(wù)費(fèi)200合計(jì)11960八、項(xiàng)目預(yù)期成果(研究論文、專著、調(diào)研報(bào)告、專利、計(jì)算機(jī)軟件、研制產(chǎn)品等)該項(xiàng)目主要側(cè)重于理論方面的研究,以及模型的建立,因此預(yù)期成果將以研究論文為主,生成的樂(lè)曲為輔。預(yù)計(jì)有研究論文12篇,生成的樂(lè)曲12首。九、誠(chéng)信承諾本項(xiàng)目全體成員鄭重承諾,該項(xiàng)目研究將遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定,恪守學(xué)術(shù)規(guī)范,不抄襲他人成果,不弄虛作假,先誠(chéng)實(shí)做人,再誠(chéng)信做學(xué)問(wèn)和研究,按項(xiàng)目研究進(jìn)度和合同約定的內(nèi)容保質(zhì)保量完成各項(xiàng)研究任務(wù)。如有違規(guī)行為,愿承擔(dān)一切責(zé)任,接受學(xué)校的處理。項(xiàng)目組成員簽名:年月日十、指導(dǎo)教師意見(jiàn):(從項(xiàng)目學(xué)術(shù)性、創(chuàng)新性、可行性、可操作性和成效性加以評(píng)價(jià))該項(xiàng)目是對(duì)音樂(lè)情感認(rèn)知方面的理論探討,基本具備原始創(chuàng)新的要素,對(duì)簡(jiǎn)易樂(lè)曲的創(chuàng)作具有一定的可行性。簽名:年月日十一、學(xué)院意見(jiàn)(學(xué)院意見(jiàn)應(yīng)包括推薦項(xiàng)目的類別,按國(guó)家級(jí)和校級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目、校級(jí)一般項(xiàng)目、學(xué)校立項(xiàng)學(xué)院資助項(xiàng)目三種類別填寫(xiě))學(xué)院國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃工作小組組長(zhǎng)簽名(學(xué)院蓋章):十二、學(xué)校意見(jiàn):學(xué)校國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)簽名(學(xué)校蓋

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