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研究生:石力心
研究生(外文):Li Shin Hsin
論文名稱:具調適能力的鋼琴指法產生系統
論文名稱(外文):A piano fingering generating system with adaptability
指導教授:呂仁園呂仁園引用關係
指導教授(外文):R. Y. Lyu
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:資訊工程學研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
論文頁數:103
中文關鍵詞:指法鋼琴調適最佳N解
外文關鍵詞:fingeringpianoadaptabilityN-Best
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本篇論文提出一個針對右手的具調適性的鋼琴指法產生系統,目的是希望本系統做出來的指法,可以針對於不同的使用者,做出不同使用習慣的指法結果。
使用者首先將樂譜輸入進系統後,設定好個人對於指法的偏好與習慣,以及想求出的指法解要多少種。而我們產生出指法的演算法為N-best algorithm,它可以在大量的可能選擇下,迅速找尋到少量且有效的解,降低搜尋的時間。系統產生出的結果可以讓使用者自由去選擇喜好,也會列有系統建議的選擇指法。
另外,鋼琴指法的問題並沒有一套評估的方式,所以本論文訂出「匹配率」作為評估參考。邀請十位台灣師範大學音樂系鋼琴組的學生,獨立撰寫出指法,與我們的系統做出比較。
我們希望不管是鋼琴初學者或是進階者,都可以利用我們的鋼琴指法自動產生系統,在短時間內得到適當的參考指法,免去攏長又乏味的撰寫指法時間,輕鬆的去享受音樂所帶來的快樂。
This thesis proposes to adjusting piano fingering producing system of right hand, the purpose is to hope the fingering that this system is worked out can be in order to different users, make the fingering results because of different use habits.
The user sets up individual's partiality to fingering and gets used to after inputting the score into the system at first, and how many kinds of fingering wanted to solve. And the algorithm of performing that we produced fingering is N-best algorithm, it can be under the circumstances large amount of chosen possibility , look for to a small amount of and effective solving rapidly, reduce the time of searching . The result that the system produces can let the user choose freely, and recommend fingering that the system showing and proposing.
In addition, the research of piano fingering does not have a set of ways to assess, so this thesis draws up the 'matching rate ' as assessing consulting. Invite ten students trained by National Taiwan normal university , write fingering out independently, compare with our system.
It hope we can let by sets of system this, can to no matter piano beginner or advanced, can utilize our system, can receive appropriate reference fingering within short time, and dull writing time of fingering, going to enjoy the happiness that the music bring heartily.
指導教授推薦書…………………………………………………………
口試委員會審定書………………………………………………………
授權書…………………………………………………………………iii
致謝…………………………………………………………iv
中文摘要…………………………………………………………v
Abstract…………………………………………………………vi
目錄…………………………………………………………vii
圖目錄…………………………………………………………xi
表格目錄…………………………………………………………xiv
第一章 序章…………………………………………………………- 1 -
1.1 研究背景…………………………………………………………- 1 -
1.2 研究動機…………………………………………………………- 2 -
1.3 研究目的…………………………………………………………- 4 -
1.4 音樂標記法…………………………………………………………- 5 -
1.4.1音符(Note)……………………………………………………- 5 -
1.4.2拍號(Time Signature)………………………………- 6 -
1.4.3調性(Scale)…………………………………………………………- 6 -
1.4.4 ABC音樂標記法………………………………………………………- 7 -
第二章 文獻探討…………………………………………………………- 9 -
2.1 找出最佳指法路徑………………………………………………………- 9 -
2.2 成本計算表格…………………………………………………………- 9 -
2.3 使用專家系統與基因演算法…………………………………………- 10 -
2.4 繪圖以及指法產生系統………………………………………………- 12 -
2.5 處理複音問題…………………………………………………………- 12 -
第三章 研究方法…………………………………………………………- 14 -
3.1指法問題之數學模型………………………………………………- 14 -
3.2 成本表格…………………………………………………………- 17 -
3.3擴展系統調性…………………………………………………………- 19 -
3.4調適成本函數…………………………………………………………- 20 -
3.5演算法…………………………………………………………- 27 -
3.5.1 N-Best algorithm……………………………………………- 27 -
3.5.2 計算方法…………………………………………………………- 29 -
第四章 系統實作…………………………………………………………- 32 -
4.1 系統架構…………………………………………………………- 32 -
4.2 系統介面…………………………………………………………- 33 -
4.3 根據黑鍵偏好選項所更改的成本表格結果…………………………- 36 -
第五章 效能評估…………………………………………………………- 39 -
5.1指法資料庫…………………………………………………………- 39 -
5.1.1 巴哈創意曲…………………………………………………………- 39 -
5.1.2 指法填寫者…………………………………………………………- 41 -
5.1.3指法資料庫格式………………………………………………………- 41 -
5.2評估方法…………………………………………………………- 41 -
5.3 匹配率評估…………………………………………………………- 41 -
5.4 實驗結果…………………………………………………………- 42 -
5.4.1 老師撰寫指法與系統做的比較……………………………………- 42 -
5.4.2 匹配率…………………………………………………………- 46 -
5.4.2 調適性表現…………………………………………………………- 53 -
第六章 結論及未來展望……………………………………………………- 56 -
參考文獻…………………………………………………………- 58 -
附錄一…………………………………………………………- 61 -
投影片…………………………………………………………- 61 -
圖目錄
圖 1指法與樂譜和鍵盤的關係………………………………………………- 2 -
圖 2給愛麗絲…………………………………………………………- 3 -
圖 3給愛麗絲附有指法譜1………………………………………………- 4 -
圖 4給愛麗絲附有指法譜2…………………………………………………- 4 -
圖 5四四拍圖例…………………………………………………………- 6 -
圖 6琴鍵位置與音名對照示意圖……………………………………………- 7 -
圖 7 ABC音樂標記法簡圖…………………………………………………- 8 -
圖 8 ABC音樂標記法樂譜示意圖……………………………………………- 8 -
圖 9在VITERBI NETWORK運算後可能的指法……………………………- 9 -
圖 10 VIANA所製作的智慧系統流程……………………………………- 11 -
圖 11解決空間的TRELLIS 圖……………………………………………- 13 -
圖 12系統圖…………………………………………………………- 14 -
圖 13手指代號圖…………………………………………………………- 15 -
圖 14音程…………………………………………………………- 15 -
圖 15(A)(B) 手指SPAN大小…………………………………………- 16 -
圖 16音程2…………………………………………………………- 17 -
圖 17黑白鍵音程位置差別………………………………………………- 20 -
圖 18產生成本表格…………………………………………………………- 24 -
圖 19 N-BEST ALGORITHM示意圖………………………………………- 28 -
圖 20系統架構圖…………………………………………………………- 32 -
圖 21系統介面…………………………………………………………- 33 -
圖 22調適指法函數選擇…………………………………………………- 34 -
圖 23附上指法的圖…………………………………………………………- 35 -
圖 24顯示出更多考慮選擇………………………………………………- 36 -
圖 25老師的指法與未做黑白鍵辨認的結果正確率1…………………- 43 -
圖 26老師的指法與未做黑白鍵辨認的結果正確率2…………………- 43 -
圖 27老師的指法與作黑白鍵辨認的結果正確率1……………………- 44 -
圖 28老師的指法與作黑白鍵辨認的結果正確率2……………………- 44 -
圖 29老師的指法與避開始用大小拇指彈奏黑鍵結果正確率1………- 45 -
圖 30老師的指法與避開始用大小拇指彈奏黑鍵結果正確率2…………- 45 -
圖 31 INVENTION NO.1的正確率………………………- 46 -
圖 32 INVENTION NO.2的正確率…………………………………- 47 -
圖 33 INVENTION NO.3的正確率…………………………………- 47 -
圖 34 INVENTION NO.4的正確率……………………………………- 48 -
圖 35 INVENTION NO.5的正確率……………………………………- 48 -
圖 36 INVENTION NO.6的正確率…………………………………- 49 -
圖 37 INVENTION NO.7的正確率……………………………………- 49 -
圖 38 INVENTION NO.8的正確率……………………………………- 50 -
圖 39 INVENTION NO.9的正確率……………………………………- 50 -
圖 40 INVENTION NO.10的正確率…………………………………- 51 -
圖 41平均正確率…………………………………………………………- 52 -
圖 42 INVENTION NO.6 BWV 777 , 16-17小節………………- 53 -
圖 43偏好設定圖示…………………………………………………………- 54 -
圖 44電腦實驗結果(部分)…………………………………- 54 -
圖 45老師指法(部分)…………………………………………- 55 - 
表格目錄
表格 1 PARNCUTT’S 指法成本計分表………………………- 10 -
表格 2 代價表格…………………………………………………………- 18 -
表格 3白鍵-黑鍵 SPAN TABLE………………………………………- 22 -
表格 4黑鍵-白鍵SPAN TABLE………………………………………- 23 -
表格 5黑鍵-黑鍵 SPAN TABLE……………………………………- 24 -
表格 6成本函數(COST FUNCTION) 黑鍵-白鍵………………………- 25 -
表格 7成本函數(COST FUNCTION) 白鍵-黑鍵………………………- 26 -
表格 8成本函數(COST FUNCTION) 黑鍵-黑鍵………………………- 27 -
表格 9成本函數表-避免用大拇指彈奏黑鍵………………………- 37 -
表格 10避免用小指彈奏黑鍵………………………………- 38 -
表格 11避免用大拇指與小指彈奏黑鍵…………………………- 38 -
表格 12巴哈創意曲二聲部介紹…………………………………- 40 -
表格 13老師01與系統指法序列表…………………………… 42 -
表格 14十位老師對於每一首樂曲的平均正確率……………………- 51 -
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