乐谱数字化的新途径——计算机光学乐谱识别技术论文

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1、乐谱数字化的新途径——计算机光学乐谱识别技术论文摘要计算机光学乐谱识别（OpticalMusicRecognition，OMR）是计算机技术在音乐领域的发展和应用，它利用图像处理、模式识别、文档图像分析等相关技术，把乐谱图像自动转化成通用的数字音乐格式。OMR技术为摘要计算机光学乐谱识别（OpticalMusicRecognition，OMR）是计算机技术在音乐领域的发展和应用，它利用图像处理、模式识别、文档图像分析等相关技术，把乐谱图像自动转化成通用的数字音乐格式。OMR技术为纸质乐谱数字化提供了一个智能、高效的新途径，在计算机音乐、计算机辅

2、助音乐教学、数字音乐图书馆等众多领域有着广泛的应用前景。关键词:光学乐谱识别，数字化，数字音乐图书馆1问题的提出信息技术改变着社会生产和人类生活的各个方面，人类社会正在步入一个数字化时代。现代计算机科学与音乐艺术的结合产生了计算机音乐，它的出现不仅体现了计算机技术的一次革命，而且给人类的音乐活动带来了生产方式的根本变革，人们对音乐的创作、演奏、传播从传统的手工作业方式一跃而为高科技方式。乐谱的发明是人类音乐史上的里程碑，它的出现使人们可以在一个相对标准的平台上进行音乐的交流和传承。古往今来的优秀音乐作品大都以纸质乐谱的形式保留下来，直至今天，纸

3、质乐谱仍是表达和描述音乐作品的主要载体。基于以上的时代背景与事实，那些长期涉足于计算机音乐的人士便迫切地提出了这样一个问题：让“纸质乐谱进入计算机，计算机读懂乐谱”，能够实现吗？在计算机音乐发展的近几十年中，各种音序编辑软件层出不穷，如Encore、CakeartScore、SharpEyeMusicReader、PhotoScore等。对于常见的印刷体五线谱乐谱，它们的识别率均在90%以上，同时提供强大的后期编辑、打印功能，最终识别结果可导出为Midi、Niff、MusicXML等数字音乐文件。在我国，一方面由于计算机音乐发展起步晚，计算机音

4、乐只是少数音乐工作者的“专利”，社会缺乏计算机识别乐谱的需要；另一方面，由于国内高校的学科设置综合化程度、学科交叉的跨度与国外有着相当大的差距，长期以来，从事计算机音乐研究的专业人才严重缺乏。因此，OMR技术在国内的系统研究和实践工作几乎为空白。目前，西北工业大学与西安音乐学院合作正在开展印刷体光学乐谱识别技术的研究。随着我国大规模传统资源数字化进程的推进，数字化音乐教育与图书馆界国际交流与合作的增加与扩大，OMR技术必将逐步受到国内学者与研究机构的重视。相信在不远的将来，OMR技术将在我国数字化音乐教育与数字音乐图书馆的建设中发挥巨大的作用，

5、缩小我国计算机音乐在应用高新技术方面与国外的差距。4光学乐谱识别技术原理简介OMR是一项综合应用数字图像处理、模式识别、人工智能、音乐理论等多门相关学科的交叉技术，其目的就是要让计算机“读懂”乐谱。一个完整OMR系统主要由五大模块组成：乐谱扫描输入与预处理、谱线定位与删除、音符基元识别、音符基元重组及语义理解，其处理流程如图1所示。图1.OMR系统处理流程示意图（1）乐谱扫描输入与预处理将纸质乐谱经扫描仪输入计算机生成乐谱图像，并对扫描图像中的噪声、局部变形等缺陷进行消除和弥补。（2）谱线定位与删除针对乐谱图像绝大多数符号和标记都叠加在谱线上这

6、一特征，在提取和识别音符对象前首先对谱线进行定位和删除，这样可将各种音乐符号从谱线中分离出来，以排除谱线在识别音符过程中造成的巨大干扰。（3）音符基元识别谱线删除后的乐谱图像可视作一幅仅由音符基元组成的图集。所谓音符基元就是由各种音乐符号分解得到的最小符号图形，它们通常是符头、符干、符尾、升降号、谱号、休止符等，这些图形的有效组合即构成了具有音乐语义的音符对象。识别音符基元的目的就是经过计算机的模式识别处理，使计算机能“认识和区分”这些最小音乐符号。（4）音符基元重组利用乐谱知识规则将音符基元重新组合成特征音符对象。其功能是通过基于知识的意愿重

7、组技术，将人所具备的音乐知识“传授”给计算机，使计算机能模拟“识谱”这样一个人为学习过程。（5）音符语义理解对音符对象所代表的音乐语义进行解释，生成语义编码，最后根据语义编码将识别结果输出成音乐格式文件。从总体考虑，OMR系统应是一个基于乐谱的专家系统，该系统应具有音乐工作者阅读和书写乐谱的智能，不仅需要有音符特征判断的规则和算法，而且需要音乐理论知识和经验。最近这方面的努力向着更为成熟、复杂、综合的方向发展，人工智能、神经网络与专家系统技术在OMR系统中的深入应用将是未来OMR技术的发展趋势。