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基于旋律哼唱的音乐检索

作　者: 谭瑞东
导　师: 孙怡
学　校: 大连理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 音乐哼唱检索基音提取特征表达匹配检索
分类号: TP391.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着网络技术和多媒体技术的迅速发展,大量的多媒体信息都可以从网上获得。其中,音频作为多媒体中的一种重要媒体,其数据量也在迅速增长。因此,如何方便快捷的找到想要的音乐已经成为了一个突出的问题。而利用旋律哼唱进行检索显然是一种非常理想的方法,在近年来也引起了众多研究者的兴趣。作为基于内容音乐检索的一个分支,基于旋律哼唱的音乐检索是一种涉及音乐理论、信号处理、模式识别等相关领域的综合学科研究,在网络音乐共享以及生活娱乐方面都具有非常重要的意义。本文在该领域主要进行了五个方面的工作,其中包括:(1)通过对音乐信号基本理论的研究,提出了利用音高差和音长比表现音乐旋律的方法。与仅利用音高差对旋律特征进行表达的传统方法相比,该方法对旋律的变化特征进行了更好的描述,因此准确性也更高。(2)总结了从MIDI文件中提取音符音高和音长等音乐旋律特征的优点,确定MIDI格式作为数据库音乐的文件存储格式,并实现了在MIDI文件中确定主旋律的算法。(3)提出了在哼唱音乐片段处理过程中,信号预处理、基音提取、特征后处理、音符切分等相关步骤的具体实现方法。同时考虑了人们的哼唱习惯和实际处理中碰到的问题,使得对哼唱音乐的处理更加准确。(4)提出了基于校正距离矩阵的特征匹配算法,计算了哼唱音乐与数据库音乐音高差和音长比的相关度,并将结果排序后返回给用户。(5)分析了实验中对结果产生影响的各种因素,总结了系统的优点和缺点,并在实验环境、检索时间和命中率等方面与其它算法进行了比较。哼唱音乐检索系统的研究具有广泛的理论研究价值和实际应用价值。人们希望计算机能够理解音乐,因此本文的工作是在该领域的一次有益探索。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 音乐哼唱检索的研究意义  9
  1.2 音乐哼唱检索的发展及研究概况  9-11
  1.3 音乐检测技术相关理论  11-15
    1.3.1 声音信号的短时平稳性  11-12
    1.3.2 共振腔影响  12
    1.3.3 特征旋律表达  12-13
    1.3.4 声音信号数字化存储  13-14
    1.3.5 音乐哼唱检索系统组成  14-15
  1.4 本文主要工作及论文安排  15-16
2 数据库音频文件的特征提取  16-22
  2.1 数据库音乐的存储方式  16-18
  2.2 MIDI音乐文件格式分析  18-19
  2.3 MIDI文件旋律特征提取  19-21
    2.3.1 确定主旋律  19-20
    2.3.2 提取音乐旋律特征  20-21
    2.3.3 生成特征文件  21
  2.4 本章小结  21-22
3 哼唱音乐的特征提取  22-34
  3.1 音乐信号预处理  22-24
  3.2 音乐信号基音提取  24-29
  3.3 基音提取后处理  29-31
    3.3.1 能量检测  30
    3.3.2 过零率检测  30-31
    3.3.3 中值平滑滤波  31
  3.4 音符切分  31-32
  3.5 特征参数计算  32-33
  3.6 本章小结  33-34
4 旋律特征的匹配检索  34-41
  4.1 字符串匹配算法分析  34-37
    4.1.1 精确匹配检索  34-36
    4.1.2 模糊匹配检索  36-37
  4.2 基于校正距离矩阵的旋律模糊匹配  37-40
    4.2.1 右对齐匹配  37
    4.2.2 校正距离矩阵的含义与计算方法  37-40
    4.2.3 相关度计算  40
  4.3 本章小结  40-41
5 实验分析  41-46
  5.1 哼唱音乐检索系统架构  41
  5.2 系统实验结果分析  41-45
    5.2.1 实验前的考虑  41-42
    5.2.2 实验环境  42-43
    5.2.3 实验结果和数据分析  43
    5.2.4 实验结果比较  43-45
  5.3 本章小结  45-46
6 结论与展望  46-47
参考文献  47-49
附录A 语音信号线性预测分析  49-51
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  51-52
致谢  52-53

基于旋律哼唱的音乐检索

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