bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在器樂(lè)演奏評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

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1、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在器樂(lè)演奏評(píng)價(jià)中的應(yīng)用實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)0引言BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在器樂(lè)演奏評(píng)價(jià)中的應(yīng)用王文海.袁劍(1.西安工業(yè)大學(xué)數(shù)理系,西安710032;2.西安音樂(lè)學(xué)院計(jì)算機(jī)教研室,西安710061)摘要:評(píng)價(jià)者在為器ft.演奏者的表演打分時(shí)易受主觀因素影響.而演奏者的表演也需從多個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量.BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可模擬由各因素構(gòu)成的非線性映射.建立聲樂(lè)評(píng)價(jià)體系,將各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)客觀化,使用成績(jī)向量作為輸入,經(jīng)由BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出得到合理的分?jǐn)?shù).實(shí)驗(yàn)仿真表明,通過(guò)訓(xùn)練的BP網(wǎng)絡(luò)可模擬一個(gè)穩(wěn)定的評(píng)分系統(tǒng).關(guān)鍵詞:BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);器樂(lè)演奏;

2、評(píng)價(jià)模型傳統(tǒng)的器樂(lè)演奏評(píng)價(jià)方法多以專(zhuān)家打分的方法來(lái)實(shí)現(xiàn).由于對(duì)演奏者表演的評(píng)價(jià)是受各個(gè)專(zhuān)家主觀評(píng)判.以及其個(gè)人的思維感受影響.其給出的分值是根據(jù)感覺(jué)和印象打出,雖然給出具體的分值.但是并不能說(shuō)明分值確切含義.因此造成看起來(lái)十分精確的分?jǐn)?shù)卻不能精確地說(shuō)明所評(píng)價(jià)表演者的演奏具體水平或優(yōu)劣狀態(tài).影響表演效果的因素多.且各個(gè)因素的影響程度也各不相同傳統(tǒng)的評(píng)分方法使用的是簡(jiǎn)單的線性分類(lèi)數(shù)學(xué)解析表達(dá)式.這種方法忽視了各評(píng)價(jià)指標(biāo)和演唱效果之間的非線性關(guān)系,其結(jié)果帶有很大的主觀性.不能很好地,真實(shí)地反映表演者的水平1標(biāo)準(zhǔn)BP神

3、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)BP(BackPropagation)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)是由正向傳播和反向傳播兩部分組成.其算法步驟如下12l.(1)初始化,選定合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),設(shè)置權(quán)和閾值為均勻分布的較小數(shù)值:(2)對(duì)每個(gè)輸入樣本計(jì)算:①前向計(jì)算對(duì)第z層的_『?jiǎn)卧?():∑'()(n),其中.i=0,,"(,1)為前一層((z一1)層)的單元i送來(lái)的信號(hào)(:0時(shí)置'(n)=一1,':"(n)),在本模型中單元f的作用函數(shù)為Sigmoid函數(shù),則y(n)=———=l+exp((n))((n)).若神經(jīng)原-『屬于第一隱層(1),則有∞(n):

4、(n).若神經(jīng)元_『屬于輸出隱層(f_L),則有(n)=0J()且ei(n)=(n)一(n)②反向計(jì)算對(duì)輸出單元"(n)=:e(n)Q(n)(1一(,1))(z:￡)對(duì)隱單元"(n).(n)[1(n)]∑占k""'(n)(n)③修正權(quán)值(3)n=n+l,輸入新的樣本,直至'達(dá)到預(yù)定要求.訓(xùn)練時(shí)各周期樣本的輸入順序要重新隨機(jī)排序.2評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建2.1器樂(lè)演奏評(píng)價(jià)體系在不同的器樂(lè)演奏比賽和考核中.應(yīng)制定柑應(yīng)能夠進(jìn)行量化表述的一套客觀標(biāo)準(zhǔn).評(píng)價(jià)方案設(shè)計(jì)如下:表1器樂(lè)演奏評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)收稿日期:2010-06-28修稿日期

5、:2010—07—28作者筒介:王文海(1976一),男,陜西大荔人.碩士研究生,助教.研究方向?yàn)槠⒎址匠碳皯?yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)2010.08此評(píng)價(jià)體系中各項(xiàng)指標(biāo)的分值區(qū)間為[0,10].設(shè)有n位專(zhuān)家參與打分.每位專(zhuān)家將根據(jù)自己專(zhuān)業(yè)的特長(zhǎng)為選手各項(xiàng)指標(biāo)打分.則每一位選手可獲得評(píng)價(jià)矩陣A行向量e為各位專(zhuān)家所打各項(xiàng)指標(biāo)分值,由于各個(gè)專(zhuān)家特長(zhǎng)不一樣.因此可有專(zhuān)家只為某幾個(gè)指標(biāo)打分列向量為該選手在某個(gè)指標(biāo)上各位專(zhuān)家所給出的分值.在該矩陣中,專(zhuān)家‰e負(fù)責(zé)技巧類(lèi)別的打分,而e2負(fù)責(zé)藝術(shù)類(lèi)別的打分,專(zhuān)家‰e負(fù)責(zé)風(fēng)格類(lèi)的打分計(jì)算列

6、向量的均值.得到該選手的該指標(biāo)成績(jī)向量,將所得成績(jī)向量作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸人.以下即為一個(gè)選手的評(píng)分矩陣Xo1234x567對(duì)每一列求算術(shù)平均值可得該選手的成績(jī)向量:S=[8.858.67.759.18.17.758.257.5].2.2BP網(wǎng)絡(luò)模型的設(shè)計(jì)為了避免實(shí)際操作中有時(shí)偏"嚴(yán)".有時(shí)偏"寬".對(duì)同一演奏者評(píng)出大相徑庭的分?jǐn)?shù)因此先請(qǐng)對(duì)某種器樂(lè)演奏藝術(shù)有造詣并且熟悉表演藝術(shù)規(guī)律的專(zhuān)家.按照表l的各個(gè)分項(xiàng)打出分項(xiàng)成績(jī).再根據(jù)器樂(lè)演奏藝術(shù)的美學(xué)規(guī)則做出一個(gè)較為客觀,公正的總分.以分項(xiàng)成績(jī)?yōu)檩斎?總分為樣本對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行

7、訓(xùn)練,使BP網(wǎng)絡(luò)以調(diào)整各層權(quán)值的方式學(xué)習(xí)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn).即采用BP網(wǎng)絡(luò)來(lái)模擬一個(gè)穩(wěn)定的專(zhuān)家打分系統(tǒng)根據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的定理(Kolmogrov定理):給定任一連續(xù)函數(shù)廠:[0,1]廠可以用一個(gè)三層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn).第一層即輸入層有n個(gè)神經(jīng)元.中間層有2n+1個(gè)神經(jīng)元,第三層輸出層有m個(gè)神經(jīng)元.因此一個(gè)三層結(jié)構(gòu)的.有Sigmoid神經(jīng)元.并有足夠隱節(jié)點(diǎn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以逼近任何一個(gè)連續(xù)函數(shù)我們采用具有三層結(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò).由輸入層,隱藏層,輸出層構(gòu)成.根據(jù)器樂(lè)演奏評(píng)價(jià)體系中的8個(gè)指標(biāo),記為S=so,s,,…,s,]

8、,因此網(wǎng)絡(luò)的輸入層有8個(gè)輸入.我們需要的是將這多個(gè)指標(biāo)分值綜合考慮.根據(jù)學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)給出一個(gè)確定的分值.因此輸出層確定為1個(gè)節(jié)點(diǎn)隱層神經(jīng)元個(gè)數(shù)的選取根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式m=,/+確定.其中m為隱層節(jié)點(diǎn)數(shù),n為輸入節(jié)點(diǎn)數(shù).z為輸出節(jié)點(diǎn)數(shù),.為調(diào)節(jié)常數(shù),取值在1～io之間,根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定隱層神經(jīng)元個(gè)數(shù)為11個(gè).隱層傳遞函數(shù)使用"lognsig"對(duì)數(shù)Sigmoid傳遞函數(shù)實(shí)現(xiàn),輸出層傳遞函數(shù)使用"pur