基于大數(shù)據(jù)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術的中國鋼琴音樂數(shù)據(jù)庫建設及應用研究 1 *

文/羅穎馨

0 引言

隨著信息化時代的到來，數(shù)據(jù)庫技術的應用滲透到各行各業(yè)，音樂的數(shù)字化也逐漸成為主流發(fā)展趨勢。中國鋼琴音樂數(shù)據(jù)庫（以下簡稱“數(shù)據(jù)庫”）的建設將整合中國鋼琴作品的信息資源，將碎片化的紙質(zhì)和音像資源轉(zhuǎn)化為新一代的信息化資源，精準服務于音樂院校的鋼琴教學和科研，推動中國鋼琴音樂的繁榮發(fā)展，加快推動信息技術與鋼琴教育教學的融合創(chuàng)新發(fā)展。

1 鋼琴音樂數(shù)據(jù)庫的建設情況

1.1 國外音樂數(shù)據(jù)庫建設

西方音樂數(shù)據(jù)庫的建設可追溯到20世紀90年代之前,當時歐洲幾所大學音樂系以及一些研究院所開始建設音樂數(shù)據(jù)庫，如聯(lián)邦德國的埃森大學建立的音樂數(shù)據(jù)庫，以及美國建立的 AS 系列音樂數(shù)據(jù)庫，擁有豐富的資源，種類較多，檢索功能強大。

1.2 國內(nèi)音樂數(shù)據(jù)庫建設

相對西方，我國音樂數(shù)據(jù)庫建設起步稍晚。20世紀90年代中后期,隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，我國很多音樂及藝術院校的圖書館才紛紛著手建立音樂資源數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫的類型主要以音樂期刊全文檢索閱覽、音樂學院學位論文數(shù)據(jù)庫、外國聲樂作品庫、館藏鋼琴樂譜全文閱覽等。但總體看來，中國音樂方面的數(shù)據(jù)庫建設與西方的水平差距較大，各方面還存在一些問題，以部分音樂藝術院校為龍頭進行建設，在質(zhì)量、服務方面都還有很大的提升空間，還有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.3 鋼琴音樂數(shù)據(jù)庫建設

我國主要音樂及藝術院校所建立的音樂資源數(shù)據(jù)庫中，只有中央音樂學院的館藏鋼琴樂譜全文閱覽數(shù)據(jù)庫是與鋼琴相關的數(shù)據(jù)庫，較少有集樂譜、音視頻等素材為一體的鋼琴音樂數(shù)據(jù)庫。2020年10月，字節(jié)跳動的孔秋強博士建立了全球最大的古典鋼琴數(shù)據(jù)集并命名為GiantMIDI-Piano，開發(fā)并開源了一套高精度鋼琴轉(zhuǎn)譜系統(tǒng)，其中包含2786位作曲家的10854首獨特的鋼琴獨奏曲。盡管其研究成果已經(jīng)填補了大規(guī)模鋼琴數(shù)據(jù)庫的空白，但這款數(shù)據(jù)庫的鋼琴曲資源以外國鋼琴作品為主，缺乏中國鋼琴音樂作品資源。

2 中國鋼琴音樂數(shù)據(jù)庫的建設意義

2.1 加快推動信息技術與鋼琴教育教學的融合創(chuàng)新發(fā)展

《廣東省教育發(fā)展“十四五”規(guī)劃》提出要不斷推進信息技術與教育教學融合創(chuàng)新，推動新一代信息技術與教育教學深度融合，推進網(wǎng)絡化智能化教育管理與服務，鋼琴音樂數(shù)據(jù)庫的建設正好契合了這一發(fā)展要求和方向。數(shù)據(jù)庫可以其使用便利的優(yōu)勢，精準服務于音樂院校的鋼琴教學和科研，推動中國鋼琴音樂繁榮發(fā)展。

2.2 節(jié)約成本和空間，延長保存時間

傳統(tǒng)的音樂、藝術院校圖書館都是以保存紙質(zhì)的鋼琴樂譜以及音視頻資料為主，這對占用空間以及資源的維護都有較高要求；建設數(shù)據(jù)庫后，可以將中國鋼琴音樂的資源保存在云端服務器，隨時搜索使用，并將傳統(tǒng)的紙質(zhì)樂譜、光盤、卡帶實物及碎片化的互聯(lián)網(wǎng)資料轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)化、數(shù)字化、易查找、易維護的云端數(shù)據(jù)庫形態(tài)，這不僅能夠節(jié)約成本，還可以永久保存，并且方便對數(shù)據(jù)資源進行持續(xù)擴充與更新。

2.3 有利于搭建鋼琴課程線上個性化開放式學習平臺

互聯(lián)網(wǎng)時代，各音樂院校應打破傳統(tǒng)的課堂教學模式，充分利用網(wǎng)絡資源，建設教學資源庫，運用線上資源輔助線下教學。開發(fā)中國鋼琴音樂數(shù)據(jù)庫，可供師生等用戶進行資源檢索、資源下載或在線瀏覽，最大化地為中國鋼琴作品教學和科研提供便利和服務，師生可以通過手機端輸入鋼琴曲名進行檢索或下載，隨時隨地查閱資料，節(jié)約了師生借閱和搜集資料的時間，提升了教學的效率。

2.4 便于與相關音樂藝術院校及單位進行學術交流與合作

建設中國鋼琴音樂資源數(shù)據(jù)庫，整合了音樂資源，實現(xiàn)了音樂資源的數(shù)字化與信息化。該數(shù)據(jù)庫不僅能精準服務于本校的教學和科研，同時也能實現(xiàn)更大范圍的音樂資源共享，便于相關藝術院校和單位之間進行更便捷、更高效的信息交換以及學術交流與合作。

3 中國鋼琴音樂數(shù)據(jù)庫的建設路徑

3.1 中國鋼琴音樂數(shù)據(jù)獲取

中國鋼琴音樂樂譜及音像資料的搜集是數(shù)據(jù)庫順利建立的前提。利用多種渠道獲取正規(guī)版本的中國鋼琴作品的樂譜及鋼琴曲演奏的音像資料，包括利用高校圖書館的網(wǎng)絡資源、權威機構網(wǎng)站、正規(guī)出版社公開出版的書籍、相關網(wǎng)絡平臺等方式獲取中國鋼琴音樂正規(guī)版本的樂譜以及各版本的演出、比賽形式的大師演奏視頻或音頻。通過大量搜集、調(diào)研，獲取正規(guī)版本的中國鋼琴作品的樂譜及音像資料等數(shù)據(jù)資源后，形成資源種類多、覆蓋面廣的中國鋼琴音樂資源庫，并將獲取到的資源進行匯總及分類，剔除不符合規(guī)范以及重復的資源，保留有效資源。

3.2 資源分析以及標準化處理

中國鋼琴音樂資源包括紙質(zhì)樂譜、音視頻資料、網(wǎng)絡信息資源等，所獲取的資源類型有所不同，采用技術手段將收錄的資源經(jīng)過標準、規(guī)范的數(shù)字化加工處理，形成電腦可直接讀取播放的數(shù)字音樂（電子樂譜和MIDI格式），確保入庫資源的標準性與統(tǒng)一性。

（1）紙質(zhì)資源轉(zhuǎn)換為標準的數(shù)字音樂。目前紙質(zhì)樂譜可利用掃描儀、數(shù)碼相機等生成tiff 、jpg、pdf等存儲格式樂譜后，通過光學音樂識別（OMR）技術將樂譜圖像轉(zhuǎn)換成為通用的數(shù)字音樂（電子樂譜及MIDI），可應用musescore、smartscore等成熟OMR工具，也可通過python編程工具調(diào)用相關github資源庫中Mozart模塊并自行編寫界面定制個性化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。

（2）音頻視頻資源轉(zhuǎn)換為標準的數(shù)字音樂。目前可通過python編程工具調(diào)用人工智能大數(shù)據(jù)訓練模型GiantMIDI-Piano將mp3格式的音頻轉(zhuǎn)化為midi格式，并進一步生成標準電子樂譜。

通過上述操作，將各類紙質(zhì)、音頻、視頻等資源進行數(shù)字化統(tǒng)一，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫資源標準化預處理。

3.3 構建云端數(shù)據(jù)庫

搭建數(shù)據(jù)庫服務器，搭建開發(fā)環(huán)境和數(shù)據(jù)庫環(huán)境，使用Mysql為鋼琴數(shù)據(jù)資源建表，設計前后端的通信API和數(shù)據(jù)結構，開發(fā)檢索和下載功能等模塊代碼。

（1）使用Mysql構建數(shù)據(jù)庫。通過前期對中國鋼琴音樂數(shù)據(jù)獲取分析，并進行嚴格的審核和標準化處理，相關資源可以正式進入入庫環(huán)節(jié)，將曲目名稱、數(shù)字樂譜、MIDI及對應的音頻文件等上傳到騰訊云，搭建服務器，使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Mysql將標準化鋼琴音樂數(shù)據(jù)構建成為云端服務器鋼琴曲數(shù)據(jù)庫。利用SpringBoot搭建后端基本框架，搭建好開發(fā)環(huán)境，通過引用騰訊云COS技術com.qcloud的Jar包進行文件的上傳、下載。

（2）開發(fā)數(shù)據(jù)庫檢索和下載等功能。中國鋼琴音樂數(shù)據(jù)庫的用戶主要為教師、學生及鋼琴音樂愛好者，用戶需求主要為資源瀏覽、資源下載、資源共享等。為用戶提供關鍵字及匹配的高級搜索以及字段檢索，以便數(shù)據(jù)庫順利進行全面、精準的檢索。同時，為數(shù)據(jù)庫的資源設定下載及分享功能，滿足用戶將樂譜及音視頻資源進行下載或共享給其他用戶的需求。

（3）設計前后端的通信應用程序編程接口（API）和數(shù)據(jù)結構。確定數(shù)據(jù)庫與前端APP接收和返回的數(shù)據(jù)結構，以及接口的訪問路徑，并通過Swagger查看在線接口文檔，將相關通信程序打包部署到騰訊云，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫對外可供訪問相關功能。

3.4 數(shù)據(jù)庫移動端開發(fā)

應用移動互聯(lián)網(wǎng)技術，采用MVVM架構開發(fā)移動應用APP，師生及相關用戶可使用移動設備通過該APP隨時隨地查詢云端鋼琴曲數(shù)據(jù)庫，并下載、分享目標曲目資料。

（1）設計本地鋼琴曲文件目錄及存儲功能。設計曲譜文本、MIDI、MP3等本地存儲格式，實現(xiàn)持久化存儲及文件下載斷點續(xù)傳等功能。

（2）設計APP的MVVM架構及框架。使用穩(wěn)定的三方框架，如okHttps網(wǎng)絡通信和下載框架，Glide圖片加載框架等設計APP的MVVM架構及框架。

（3）模塊化和組件化開發(fā)。進行模塊化和組件化開發(fā)，包括APP交互界面、搜索模塊、下載模塊、播放模塊、分享模塊等模塊開發(fā)。

（4）完成開發(fā)，進行測試驗證。完成前端APP開發(fā)后，與后端數(shù)據(jù)庫進行運行及測試驗證，驗證完成后進行版本迭代和維護。

3.5 數(shù)據(jù)庫的運行及管理

數(shù)據(jù)庫的建設是一個長期的、持續(xù)的過程，為了確保數(shù)據(jù)庫的資源豐富化以及服務優(yōu)質(zhì)化，需要不斷對數(shù)據(jù)庫進行整合擴充、運行監(jiān)測。包括對前期錄入的不規(guī)范資源進行修正，保證資源的準確性；不斷擴充新的資源，為用戶提供源源不斷的鋼琴音樂信息和知識服務；通過數(shù)據(jù)庫運行監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋，掌握數(shù)據(jù)庫的運行狀態(tài)、網(wǎng)絡互動情況、用戶的檢索及下載等情況，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的監(jiān)測和分析。

4 中國鋼琴音樂數(shù)據(jù)庫的特色應用

4.1 應用于大眾檢索與下載場景

開發(fā)時下最流行的手機APP，最大限度地方便廣大用戶隨時隨地訪問中國鋼琴音樂云端數(shù)據(jù)庫，通過檢索鋼琴樂曲名稱，進行數(shù)字樂譜及音視頻資源的在線瀏覽以及資源下載，節(jié)約用戶找譜和上網(wǎng)搜索音像資料所花費的時間。

4.2 應用于鋼琴教學與科研等場景

（1）鋼琴教學方面。教師在日常的中國鋼琴作品教學中，運用檢索功能在數(shù)據(jù)庫中快速找到可用于教學的資源，運用標準化資源進行鋼琴作品的分析、講解與教學，提升教學質(zhì)量；同時，數(shù)據(jù)庫也為學生提供了豐富的鋼琴學習資源，學生可以隨時、方便地進行查閱，滿足多種學習需要。

（2）鋼琴科研方面。師生從事鋼琴科研時，常對鋼琴作品進行分析及對鋼琴曲不同演奏版本進行對比。作品分析需從樂譜的調(diào)式調(diào)性、曲式結構、指法標記、表情記號及力度記號等方面展開探討，這就需要具備正規(guī)版本的鋼琴樂譜；對不同版本、不同演奏家演奏的鋼琴作品進行分析，探討流派及風格特點時，也需要正規(guī)的音像資料。而數(shù)據(jù)庫中正規(guī)版本的中國鋼琴作品樂譜、音像及相關資料，滿足了師生從事科研方面的需求。

4.3 應用于學術交流與合作等場景

網(wǎng)絡資源有其自身優(yōu)勢，不受時間空間的限制,便于線上分享與交流合作，師生等用戶只需簡單地點擊鏈接,就可以實現(xiàn)資源共享。學校之間在進行中國鋼琴音樂方面的學術交流與合作過程中，可以有效利用數(shù)據(jù)庫資源，拾遺補缺、互通有無、互惠互利，提高了交流的效率。同時，學校之間在往復交流之后，還可以聯(lián)合共建一個更為科學合理、資源豐富、通道暢通的中國鋼琴音樂資源體系，建立便捷、高效的信息交換通道,實現(xiàn)更大范圍的音樂資源共享。

5 結語

將大數(shù)據(jù)和移動互聯(lián)網(wǎng)等當下的新興信息技術運用于中國鋼琴音樂相關領域，使中國鋼琴音樂資源由傳統(tǒng)的紙質(zhì)、光盤、卡帶實物及碎片化的互聯(lián)網(wǎng)資料轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)化、數(shù)字化、易查找、易維護的云端數(shù)據(jù)庫形態(tài)，方便了師生等用戶對數(shù)據(jù)庫進行檢索下載，最大化地為中國鋼琴作品教學和科研提供便利和服務，更好地解決了中國音樂文化資源的保存、傳播、傳承、交流及共享等重要問題。推動信息技術與音樂教育教學的融合創(chuàng)新發(fā)展，是時代的要求，也是當下音樂教育工作者的使命和任務。應充分利用當下新興的信息技術，不斷推動中國鋼琴音樂的繁榮發(fā)展。