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基于哼唱内容的音乐检索技术研究

作　者: 尹文慧
导　师: 华斌
学　校: 天津财经大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 哼唱检索旋律特征时间序列动态时间规整
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 5次
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内容摘要

哼唱检索是多媒体检索中基于内容检索的一种方式。哼唱检索系统能够让用户寻找到即使他仅仅只知道部分旋律的一首歌。用户只是简单的通过电脑的麦克风哼唱出这段音调,然后系统通过查询包括这段音调的歌曲旋律数据库,返回一个查询结果的相关歌曲列表。这样用户就能从返回的结果中找到目标歌曲。大多数多媒体研究团体的研究用到了轮廓信息这个概念。旋律轮廓是连续音符在音高上的相对差异的序列。我们确实可以在听的时候用这种方法决定两个旋律的相似度。然而,提取哼唱轮廓信息是一个易错的音符切割过程,因此依靠音符切分这类系统的检索精度比较低。还有一些系统为了匹配旋律时获得高精度而大量使用动态时间规划算法造成系统检索非常耗时。本文的研究方法与之前的方法相比,不仅在检索精度上提高,在匹配速度上也有了很大提高。为了避免音符切分,本文引入时间序列的方法。把音乐当作一个时间序列,研究并改进了一些时间序列数据库的成熟技术和快速匹配音乐检索技术。分析了多音轨MIDI格式音乐旋律提取时的音轨选择方法和轮廓算法。阐述了将曲调和哼唱旋律表示为时间序列的方法,并详细说明了两个时间序列进行相似性匹配时用到的局部动态时间规整算法,提出了一个压缩检索空间的有效的检索方法,在现有的DTW算法上引入了一个通用的时间序列检索框架。最后通过实验结果证明本文的方法是高效可扩展的。

全文目录

内容摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章导论  9-16
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
    1.1.1 研究背景  9
    1.1.2 研究意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 哼唱检索国外研究现状  10-12
    1.2.2 哼唱检索国内研究现状  12-13
  1.3 本论文的主要研究内容和组织结构  13-14
    1.3.1 研究内容  13-14
    1.3.2 论文组织结构  14
  1.4 本章小结  14-16
第2章基于哼唱内容的音乐检索基础  16-26
  2.1 乐理基础  16-18
    2.1.1 乐理知识  16-17
    2.1.2 音乐四要素  17-18
  2.2 音乐格式  18-23
    2.2.1 WAV格式  18-20
    2.2.2 MIDI音乐格式  20-23
    2.2.3 音乐文件特征比较  23
  2.3 基于哼唱的音乐检索系统概述  23-25
    2.3.1 系统概述  23-24
    2.3.2 哼唱检索难点分析  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章音频信号特征提取  26-37
  3.1 MIDI文件主旋律提取  26-30
    3.1.1 预处理  26-27
    3.1.2 主音轨提取  27-28
    3.1.3 旋律特征提取  28-30
  3.2 哼唱音乐的旋律提取  30-36
    3.2.1 预处理  30-31
    3.2.2 基频提取和音符切分  31-36
  3.3 本章小结  36-37
第4章时间序列数据库  37-42
  4.1 时间序列技术概述  37-39
    4.1.1 经典时间序列方法  37-38
    4.1.2 现代时间序列方法  38-39
  4.2 旋律特征时间序列化  39-40
  4.3 时间序列降维技术  40-41
  4.4 本章小结  41-42
第5章哼唱检索旋律匹配研究  42-58
  5.1 近似旋律匹配算法  42-46
    5.1.1 近似字符串匹配算法  42-43
    5.1.2 基于统计模型的匹配方法  43-44
    5.1.3 动态时间规整算法  44-46
  5.2 基于时间序列的改进的DTW匹配算法  46-48
    5.2.1 统一时间规整算法  46-47
    5.2.2 K阶动态时间规整算法  47-48
  5.3 在数据库上进行DTW高效检索  48-51
  5.4 实验设计  51-57
    5.4.1 精度实验  52-53
    5.4.2 系统扩展性能  53-54
    5.4.3 时间序列索引实验  54-57
  5.5 本章小结  57-58
第6章总结与展望  58-59
参考文献  59-61
后记  61

基于哼唱内容的音乐检索技术研究

内容摘要

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