乐谱数字化的新途径——计算机光学乐谱识别技术

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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

2、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？7在计算机音乐发展的近几十年中，各种

3、音序编辑软件层出不穷，如Encore、Cakewalk等，这类软件的出现告诉人们，“乐谱进入计算机”已经不成为问题。然而，利用音序编辑软件进行乐谱数字化是一种纯手工人的方式，即手工录入——校对——修改的方法，录入人员必须具有一定的音乐专业知识，而且输入工作量大、效率低。因此，在纸质乐谱数字化的进程中，不可避免地产生了低速的音乐信息输入与高速信息处理之间的矛盾。于是，一些计算机学者和专家们开始寻求一条纸质乐谱数字化的新途径，力图突破纯手工的乐谱数字化瓶颈，自动完成乐谱向数字音乐的智能转化，即实现真正意义的“计算机读懂乐谱”。经过十几年的研究和

4、探索，计算机光学乐谱识别（OpticalMusicRecognition，以下简称OMR）技术应运而生。2光学乐谱识别技术的应用OMR技术是将纸质乐谱由扫描仪输入到计算机，经过处理，把乐谱图像自动转化为计算机能“读懂”的数字音乐--标准音乐格式文件（如MIDI格式）。这数字音乐文件与采集声音数据的音频文件（如WAV格式）不同，它的原理是“记谱”，记录的正是乐谱所表达的音乐内容。在计算机软、硬件强大功能的配合下，人们可以轻松地对其进行编辑、加工、打印、传播或实时演奏。OMR技术为纸质乐谱数字化提供了一个智能、高效的新途径，有着极为广泛的应用前

5、景，以下我们重点从计算机辅助音乐教学和数字音乐图书馆建设两方面介绍OMR技术在其中的应用：1）计算机辅助音乐教学7在由应试教育向素质教育转轨并不断发展的今天，多媒体电脑音乐走进课堂已成为时代发展和音乐教育的需要。一台集成OMR系统、MIDI音乐系统的多媒体电脑即可代替传统的“课本+黑板+钢琴”音乐教学模式。通常，音乐教师在黑板上写出的谱例在学生心中难以形成音响的听觉联想，而钢琴上弹出的声音转瞬即逝。借助OMR系统，教师则可在课堂上即时地将课本上的谱例生成MIDI文件，利用其非常直观的乐谱显示功能以及实时性、动态性的特点，将谱例与实践音响同步

6、展现在学生面前，并可迅速重新演奏或演奏乐谱中的任一片断，使学生的听觉与视觉形象融为一体，从而激发学生的学习兴趣。2）数字音乐图书馆随着数字图书馆的蓬勃发展，数字音乐图书馆也悄然兴起。如同音乐文献资源建设是传统音乐图书馆的基础性业务工作一样，获取大量的数字化音乐内容是建设数字化音乐图书馆的核心内容。在建设过程中，必然会面临的一个突出问题就是已有音乐资源的数字化问题。传统音乐资源最主要的对象是印刷型纸介质乐谱，快速准确地将传统图书馆保存的纸质乐谱资源数字化便成为建设数字音乐图书馆的当务之急。纸质乐谱的数字化有两种形式：一种是采用光学扫描压缩存贮

7、乐谱图像，存贮格式有TIFF、JPEG、GIF等多种。另一种是根据乐谱描述的音乐内容将其转化成数字化音乐文件，如MIDI文件。同样作为数据资源，数字化音乐文件具有存贮空间小、表现方式灵活、检索方便快速等许多图像文件无法比拟的优势，是数字音乐图书馆在Internet环境下理想的数据载体。7音乐图书馆所藏的乐谱数以万计，如此浩大的电子化工程，若单纯靠传统的人工录入，将是漫长和繁重的工作，既费时又昂贵。所以，建立一个快速准确、重码率低的乐谱输入方案，是进行大批量乐谱数字化的关键。OMR技术正为数字音乐图书馆解决乐谱数字化难题提供一套完整便捷的解决

8、方案。国内外，光学字符识别（OpticalCharacterRecognition，简称OMR）技术在数字图书馆文献录入的应用已经获得了巨大的成功。同样，在数字音乐图书馆领域，O