大學(xué)生創(chuàng)新計劃書策劃書

1、項目編號國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目申請書項目名稱音樂情感建模技術(shù)初探二OO八年十月- -填寫說明一、本表要按順序逐項填寫，內(nèi)容要實事求是，表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)?？杖表椧睢盁o”。要求一律用A4紙雙面打印，于左側(cè)裝訂成冊。二、申請參加河南師范大學(xué)“國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃”項目團(tuán)隊人數(shù)不得超過5人（1人為項目負(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)教師主持科研項目情況限填兩項；代表性科研成果限填三項，若為論文需按照論文題目、發(fā)表刊物名稱及年、卷、期、頁碼填寫，若為科研成果獎，需按照成果名稱、授獎機(jī)構(gòu)及獲獎等級填寫，若為專利，需按照專利名稱、專利性質(zhì)（國家發(fā)明專利或?qū)嵱眯滦蛯＠?/p>

2、授權(quán)機(jī)構(gòu)填寫。以上成果限第一作者或第一完成人。四、如填表有不明事宜，請致電咨詢（聯(lián)系電話：3326192）。一、申請理由（包括前期工作基礎(chǔ)及項目成員具備的知識、興趣、已取得的成績及相關(guān)科研經(jīng)歷等）1.該項目組成員對聲樂、樂理等音樂學(xué)知識具有濃厚的興趣，初步了解了音樂理論知識；扎實學(xué)習(xí)了多媒體技術(shù)基礎(chǔ)，熟練掌握了VC+編程開發(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該項目組成員在2008年全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽中取得優(yōu)異成績，同時參與了匯編語言仿真調(diào)試環(huán)境的設(shè)計與開發(fā)，學(xué)習(xí)和積累了一定的技術(shù)及科研經(jīng)驗。二、選題依

3、據(jù)(包括項目的學(xué)術(shù)價值、應(yīng)用價值、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析，并列出主要參考文獻(xiàn))項目學(xué)術(shù)價值該項目是多媒體技術(shù)中聲音信息理論的補(bǔ)充，是樂曲創(chuàng)作理論的飛躍，能夠促進(jìn)計算機(jī)音樂技術(shù)和人工智能理論的發(fā)展。應(yīng)用價值該項目可以極大地提高樂曲的產(chǎn)出效率，改善人們生活質(zhì)量，可以實現(xiàn)作曲大眾化，可以對不同情感進(jìn)行音樂創(chuàng)作，可以全方位地滿足人們對不同情感的樂曲需求。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析國內(nèi)：對音樂情感建模方面的研究非常稀少，主要有浙江大學(xué)劉濤博士的音樂情感認(rèn)知模型與交互技術(shù)研究。國外：美國、西歐和日本的不少科研院所和大學(xué)相繼成立了專門研究計算機(jī)音樂的機(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)對于計算機(jī)音樂的研究各有側(cè)重，對作曲的研究大多數(shù)采用先分析原有的音樂作品，產(chǎn)生與原作品風(fēng)格相當(dāng)?shù)淖髌?。而很少涉及音樂的表層結(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.算法作曲的研究進(jìn)展J.軟件學(xué)報,2006.17(2):209-215.余立功，卜佳俊，陳純計算機(jī)音樂研究初探J.計算機(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)、研究內(nèi)容、研究方法、實驗方案和技術(shù)路線、可行性分析等)1)研究目標(biāo):通過建立情感與音樂要素的關(guān)系模型，借助VC+等計算機(jī)軟件，使電腦譜寫簡易樂曲。2)研究內(nèi)容:a.情感的分類、量化及編碼;b.音樂要素(旋律、節(jié)奏、音色、和聲)的分類，量化及編碼;c.建立情感與音樂要素

8、之間的關(guān)系模型。3)研究方法根據(jù)情感和音樂要素的分類，進(jìn)行量化和編碼;通過分析大量的音樂作品，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現(xiàn)研究目標(biāo)。4)實驗方案在VC+平臺下進(jìn)行，通過人機(jī)交互設(shè)置參數(shù)達(dá)到生成樂曲群體的目的。樂譜顯示用位圖函數(shù)BitBlt()和一些繪圖函數(shù)如MoveTo()、和LineTo()等。定義一個結(jié)構(gòu)體以描述WAV的文件結(jié)構(gòu)。文件的打開采用函數(shù)mmioOpen()、mmioRead()和mmioClose()等。波形的顯示,采用函數(shù)OnDraw()和BitBlt()等。波形

9、的縮放通過構(gòu)造自己的函數(shù)庫的方法。聲音的播放采用WINDOWS低級音頻函數(shù)，如waveOutOpen()，waveOutWrite()和waveOutClose()等。技術(shù)路線情感1旋律情感2情感音樂要素情感和聲音色情感分類建立模型音樂要素分類6）可行性分析理論分析音樂信號是一種聲音信號，遵循聲學(xué)的基本規(guī)律，而在語音研究領(lǐng)域，目前的技術(shù)相對穩(wěn)定成熟，可從中獲得借鑒和參考。從基本樂理來分析，音樂是情感的藝術(shù)，音樂情感是通過音樂要素表現(xiàn)出來,情感與音樂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。而且在國內(nèi)外也有過對音樂情感方面的研究，音樂與情感關(guān)系的研究中得到最廣泛認(rèn)可的是Hevner形容詞表。

10、實驗手段、方法分析VC+作為一種強(qiáng)大的多媒體開發(fā)工具，其內(nèi)部提供了很多音頻處理的接口函數(shù)，而且實驗證明對于處理采樣頻率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)中兩個主要研究對象，在研究方法上具有很大的相通性。四、項目的創(chuàng)新點(diǎn)、特色和擬解決的關(guān)鍵問題或技術(shù)1）項目的創(chuàng)新點(diǎn)從研究對象來說，音樂情感建模是產(chǎn)生于計算機(jī)音樂技術(shù)和多媒體技術(shù)的一個新課題。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；對聲音信息方面的研究相對

11、較少，而且大多數(shù)集中在語音信息方面，而音樂作為一種非常重要的多媒體信息，對它的研究更是非常少，因此對它在信息層面和藝術(shù)層面的研究都顯得尤為迫切。從研究方法來說，本課題是從情感這個音樂的本質(zhì)特征入手，利用基于知識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，而與音樂所要表現(xiàn)的情感動機(jī)相符。其目的是探討音樂的表層結(jié)構(gòu)和音樂深層邏輯的對應(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，通過分析現(xiàn)有作品，產(chǎn)生出風(fēng)格相當(dāng)?shù)淖髌?，這種方法往往由于產(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。從實驗手段來說，本課題的實驗操作基本都是在功能強(qiáng)大VC+平臺上，生成的作品文件為WAV格式，此格式是非常靈活的，它對音頻流的編碼沒有硬性規(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)備上播放會有不同的效果。這種由于受硬件的限制而造成的

13、音樂效果的不穩(wěn)定性也會影響對樂曲的正常評估結(jié)果。2）特色該項目巧妙的將多媒體技術(shù)科學(xué)理論與音樂作曲藝術(shù)融合在一起，能夠極大促進(jìn)計算機(jī)音樂理論及樂曲創(chuàng)作理論的研究。3）擬解決的關(guān)鍵問題或技術(shù)該項目擬解決的關(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)奏是音的長短的描繪，而這兩者是音樂構(gòu)成最重要的兩個方面。這兩個子模型的建立是產(chǎn)生音符的基礎(chǔ)工作。五、項目進(jìn)度安排（查閱資料、選題、設(shè)計項目研究方案、開題報告、實驗研究、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、處理與分析、研制開發(fā)、撰寫研究論文和總結(jié)報告和成果推廣等）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)計項目研究方案2008年12月1日2008年12月31日開題報告2009年1月1日2009年3月31日實驗研究2009年4月1日2009年5月31日數(shù)據(jù)統(tǒng)計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日研制開發(fā)2010年2月102010年2月28日撰寫研究論文2010年3月102010年3月31日總結(jié)報告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：計算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院創(chuàng)新基地電腦；VC+開發(fā)工具、matlab開

15、發(fā)工具；圖書和期刊：圖書館各類相關(guān)圖書；校園網(wǎng)電子期刊；人力：與音樂學(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、高保真聲頻還原設(shè)備；軟件：音頻處理系統(tǒng)軟件；圖書：VisualC+多媒體開發(fā)指南、計算機(jī)音樂教程、現(xiàn)代電子音樂概論、作曲基本原理、聲學(xué)基礎(chǔ)、音樂聲學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、振動物理學(xué)、音樂中的物理、音樂心理學(xué)、音樂美學(xué)等方面圖書；期干刊:音樂情感分析、PsychologyofMusic、AlgorithmicMusicComposition、MusicEmotionRecognition等方面的期刊。七、經(jīng)費(fèi)使用計劃序號支出項目及理由金額

16、（元）1聲頻卡29802MIDI鍵盤36803高保真聲頻還原設(shè)備35004軟件8005各類相關(guān)圖書5006各類相關(guān)期刊3007印務(wù)費(fèi)200合計11960八、項目預(yù)期成果（研究論文、專著、調(diào)研報告、專利、計算機(jī)軟件、研制產(chǎn)品等）該項目主要側(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，生成的樂曲為輔。預(yù)計有研究論文12篇，生成的樂曲12首。九、誠信承諾本項目全體成員鄭重承諾，該項目研究將遵守學(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，先誠實做人，再誠信做學(xué)問和研究，按項目研究進(jìn)度和合同約定的內(nèi)容保質(zhì)保量完成各項研究任務(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。項目組成員簽名：年月日十、指導(dǎo)教師意見：（從項目學(xué)術(shù)性、創(chuàng)新性、可行性、可操作性和成效性加以評價）該項目是對音樂情感認(rèn)知方面的理論探討，基本具備原始創(chuàng)新的要素，對簡易樂曲的創(chuàng)作具有一定的可行性。簽名：年月日十一、學(xué)院意見（學(xué)院意見應(yīng)包括推薦項目的類別，按國家級和校級重點(diǎn)項目、校級一般項目、學(xué)校立項學(xué)院資助項目三種類別填寫）學(xué)院國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃工作小組組長簽名（學(xué)院蓋章）:十二、學(xué)校意見:學(xué)校國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃領(lǐng)導(dǎo)小組組長簽名（學(xué)校蓋