基于专家知识的音乐灯光表演方案辅助设计系统研究

论文摘要

近年来随着社会的进步,人民生活水平的提高,各种环境艺术工程得到了飞速的发展。在各大城市的广场出现了丰富多彩的音乐灯光表演系统,音乐灯光已经成为现代城市生活的重要娱乐设施之一。传统的音乐灯光表演方案的设计沿用舞台灯光表演方案的设计方式,即由设计人员根据音乐的特点,使用灯控台反复尝试设计出与音乐相适合的灯光动作序列。该设计方式效率低、周期长、对设计人员要求高等不足。针对于传统舞台灯光表演方案设计方式存在的不足,本文结合重庆“朝天扬帆”大型音乐表演系统,提出基于专家知识的音乐灯光表演方案设计解决方案,通过计算机对音乐特征的解析,灯光动作的设计以及音乐与灯光动作的匹配来完成表演方案的设计,这样有利于降低了设计的难度,加快方案的设计速度。本文围绕音乐的理解、表演灯具性能的分析、音乐与灯光动作的匹配这三方面进行课题的研究。研究的内容主要包括三方面:①音乐特征的自动识别。通过对标准的MIDI文件结构进行解析,从中提取音符数据,然后划分音乐的主旋律音轨,提取音乐的主旋律,最后对乐曲的情感进行分析;②根据灯具的性能,结合灯光动作的整体性,结构性和层次性,采用语义网络模型实现灯光动作库的建立;③结合音乐特征数据库和建立的灯光特征库,通过隐马尔可夫模型算法进行音乐与灯光动作的匹配,得到与音乐特征相适应的灯光动作表演序列;④采用Visual Basic和SQL Server数据库相结合实现音乐灯光表演方案辅助设计系统各功能模块。系统已在重庆“朝天扬帆”音乐灯光工程、陕西汉中“西乡情怀”夜景灯光工程中得到应用,该系统能够快速有效的设计音乐灯光表演方案,并且随着音乐灯光匹配模型的不断完善,设计出的效果也不断提高。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外现状
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 1.3.1 本文的主要研究内容及关键技术
• 1.3.2 本文的结构安排
• 2 音乐灯光表演方案辅助设计系统需求分析
• 2.1 “朝天扬帆”音乐灯光表演系统简介
• 2.2 音乐灯光表演方案辅助设计系统需求分析
• 2.3 音乐灯光表演方案辅助设计系统解决方案
• 2.4 本章小结
• 3 基于音乐灯光表演的音乐特征识别算法
• 3.1 音乐特征识别需求分析
• 3.2 基本音乐特征的提取
• 3.2.1 音频文件格式的选取
• 3.2.2 MIDI 文件格式分析
• 3.2.3 音乐基本特征的提取
• 3.3 音乐主旋律音轨的定位
• 3.3.1 音轨特征量的选取
• 3.3.2 主音轨分类判别算法
• 3.4 主旋律的提取
• 3.4.1 旋律特征的表达
• 3.4.2 旋律特征的识别
• 3.5 基于曲式理论的乐句分割
• 3.5.1 基于固定小节的乐句分割
• 3.5.2 基于曲式理论的乐句分割
• 3.6 情感识别
• 3.6.1 音乐情感的表达
• 3.6.2 音乐情感特征量的选取
• 3.6.3 基于马氏距离模型的音乐情感识别算法
• 3.7 音乐特征要素的存储
• 3.8 本章小结
• 4 基于语义网络理论的灯光动作库设计
• 4.1 灯光动作设计的需求分析
• 4.2 知识的表示
• 4.2.1 知识表示方法的比较
• 4.2.2 语义网络理论
• 4.3 灯光动作组织结构
• 4.4 基于语义网络理论的灯光动作库设计
• 4.4.1 灯光动作的语义网络模型
• 4.4.2 各节点灯光动作的描述
• 4.5 本章小结
• 5 基于多层次音乐灯光匹配模型的音乐灯光动作匹配
• 5.1 音乐特征与灯光动作匹配的需求分析
• 5.2 隐马尔可夫模型
• 5.2.1 隐马尔可夫模型的定义及组成要素
• 5.2.2 隐马尔可夫模型训练和识别的基本方法
• 5.3 音乐特征与灯光动作的匹配结构
• 5.3.1 基于隐马尔可夫的乐句匹配
• 5.3.2 音符匹配
• 5.4 系统软件实现
• 5.5 系统应用效果
• 5.6 本章小结
• 6 结论和展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 今后工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录