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基于哼唱的音乐检索系统关键技术研究.pdf

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基于哼唱输入的音乐检索系统关键技术研究上海交通大学硕士学位论文 基于哼唱输入的音乐检索系统关键技术研究 摘要 基于在旋律检索机制旋律匹配高速化算法以及旋律模型鲁棒性建 模研究方面已取得了一定的成绩本文的成果将为基于内容的大规模 音乐检索提供新的理论模型以及系统实现技术从而进一步促进我国 多媒体信息检索技术的发展 本论文的主要工作集中在数据挖掘在音乐提取领域中的应用国 内外已有许多优秀的数据挖掘算法分析比较已有的数据挖掘算法 针对本系统的需求提出自己的想法对已有算法进行改进对相关 的数据库中的音乐特征进行分析包括哼唱输入MIDI格式以及混音 的基频特征这是系统实现的前提对数据库应用改进的基频提取算 法法进行特征分析获得各种人可感知音乐的旋律特征改进音乐相 似度的匹配算法,准确提取相似听觉上相似的音乐 1如何从哼唱查询信号中有效地提取旋律特征信息 哼唱音符的准确切分即音高提取和音长切分的准确与否将直接影 响查找效果因此这是哼唱音乐检索系统的关键之一经实验分析 利用现有的基音提取技术和能量参数对音符切分很容易出错尤其是 查询者的哼唱比较轻柔时或对哼唱发音方式没有限制时在先期的研 究中根据采用倒谱峰值提取基音时该峰值大小与该帧信号周期性强 弱有关的特点引入了倒谱峰值曲线协同能量曲线完成音符切分的方 I 基于哼唱输入的音乐检索系统关键技术研究上海交通大学硕士学位论文 法取得了一定的效果本项目此基础上进一步完善哼唱发音不受限制 时的音符自动切分方法并在第三章提出面向于各种哼唱方式的统一 音高提取算法 2如何从复合音多音轨乐曲音源中提取主旋律特征信息 由于从复合音乐曲波形数据多音轨乐曲演奏数据中提取乐曲主旋 律的方法还没有得到很好解决故当前用于哼唱检索的音乐旋律特征 库大都采用单音轨的MIDI演奏数据我们在先期的研究中所研制的一 个拥有3864首乐曲的哼唱检索系统也是采用了单音轨的MIDI演奏数 据该系统获得了90%的前三位命中率然而这种单音轨音乐演奏 数据源的采用大大地限制了已有音乐库的大规模利用为此本文将 探讨如何从复合音多音轨乐曲音源中提取主旋律特征信息的方法 对多音轨演奏数据拟通过分析各音轨的乐器配音特征及寻找主乐器音 特征并加以音轨合并等方式来尝试其主旋律信息的提取方法对复合 音乐曲波形数据拟跟踪特定音色的基音轨迹的方式来探讨提取主旋律 的方法 3如何提高检索的速度 音乐检索系统的时间效率与歌曲库规模成正比本文拟结合已提出 的高速化匹配算法配合音乐旋律特征库的自动标引的研究来综合探 讨大规模音乐库检索的高速化问题与文本图像等其他形式的文件 相比音乐数据流的一个独特特征就是它的准线性特征又由于音乐 检索的匹配并非完整模式匹配而是子模式匹配也就是说查询者的 输入往往是一首歌曲的某一小段而不是完整的一首歌曲所以在实 II 基于哼唱输入的音乐检索系统关键技术研究上海交通大学硕士学位论文 现上可采用基于线性伸缩匹配方式的移动搜索再加上旋律特征的分 段标引的探讨与实现从而达到显著降低时间复杂度的目的 关键词声学信号分析主频估计音乐匹配算法 III 基于哼唱输入的音乐检索系统关键技术研究上海交通大学硕士学位论文 CoreTechnologiesResearchinHammingBasedMusic Retrieveal ABSTRACT InChina,thereareonlyafewconstitutionsthathaveworkonthe subject,includingMultimediaLabofShanghaiJiaoTongUniversityand MS.Nowthemultimedialabhasgainedalotofencouragingresultsin melodyextraction,fastmelodymatchandrobustnessconsideration.And theresearchofthispaperwillprovidenewmusicextractionmodeland systemimplementationtechnologiesasbaseforfuturemultimedia retrieval. Thepaperwillconcentrateonapplicationofdatamininginmusic retrievalarea.Therearealotgreatalgorithmsindataminingandourtask istoimprovethemaccordingtothespecificproblemnature. 1.H