有效率的音樂資訊查詢系統

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题名:	有效率的音樂資訊查詢系統
其它题名:	An Efficient Music Information Retrieval System
作者:	林慧珍;顏淑惠
贡献者:	淡江大學資訊工程學系
关键词:	以內容為基礎之音樂擷取;音樂搜尋;幾何比對;查詢樂段;本文樂段;分支與剪裁機制;行動裝置;主旋律抽取;音樂隨選系統;近似重複樂段
日期:	2007
上传时间:	2009-03-16 15:33:10 (UTC+8)
摘要:	隨著網際網路的快速發展與電腦使用的普及，數位儲存的音樂媒體快速增加，網路上的音樂查詢系統的使用也越來越普遍。傳統的音樂查詢系統是以文字搜尋為基礎，使用者透過網路檢索書目性音樂資料，即以輸入作曲家名字或曲名等相關資料的方式來搜尋音樂檔案。此外，以音樂內容來查詢資料的方式為近年來發展的趨勢，這方面的研究，國內外的學術單位已陸續開發出一些應用系統並發表許多相關論文，這些查詢系統在效能上還有許多不足之處。本計畫擬提出一個更有效率、具彈性的以內容為基礎之音樂擷取系統。音樂查詢系統中最關鍵的部份為音樂比對，其直接影響查詢效能。在相關幾何比對演算法研究中[1][9]，查詢樂段 (query melody) 與本文樂段 (reference melody) 的距離定義為兩旋律之間所圍出來的面積最小值；面積最小值愈小，則相似度愈高，亦表示查詢樂段為本文樂段的一部分的可能性愈大。在比對過程中，查詢樂段在水平與垂直方向平移，以尋找其與本文樂段能圍出最小面積之平移位置。此方法雖有不錯的比對結果，但須耗費大量的計算時間。本計畫擬提出一個較有效率的幾何比對演算法，並建立一個高效能的音樂查詢系統。首先我們提出使用音程 (pitch interval) 幾何比對來取代絕對音高 (absolute pitch) 幾何比對，如此可以免除查詢樂段垂直方向的移動，而改善比對之時間效率。其後，在尋找面積最小值步驟中，利用分支與剪裁 (branch-and-prune) 的機制，進一步加強比對的速度。接著我們將開發有小的主旋律抽取 (main melody extraction) 技術，此部分的研究已做出一些成果，在本計畫當中擬提出一個新的方法來擷取旋律中近似重複樂段做為主旋律集合。任何一個本文旋律依照節拍資訊以小節為單位進行分解，再使用幾何比對來量測兩個小節之間的距離並建立一個以小節為單位的自相關矩陣 (correlative matrix)。接著將自相關矩陣轉換成一個相等大小的256 灰階圖形，並使用Otsu [13] 二值化將灰階圖形轉變成黑白圖形，其黑色與白色分別對應兩個小節為相似與不相似之判斷結果。我們可以在此黑白圖形中偵測平行於主對角線方向的線段以合併相似的重複小節片段。我們利用所提之音程幾何比對法，建立出一個有效率、具彈性的音樂查詢系統，可以在一全曲資料庫或在一主旋律資料庫中查詢，前者搜尋結果較正確而後者搜尋速度較快，使用者可自行選擇。實驗初步的結果顯示，我們提出的音程幾何比對法，在以上兩種資料庫上搜尋，都有令人滿意的結果。而我們目前還有一些新的想法，所提的比對方法也持續地在研究與改進當中。為了拓展系統之應用性，本計畫擬將之移植到行動裝置 (mobile devices) 上，如行動電話 (Cellular Phone)、個人數位助理 (Personal Digital Assistant) 等設備上，可做各種查詢，例如音樂隨選系統 (audio-on-demand)、線上卡拉OK 等，以實現更便捷的音樂查詢應用。期盼在國科會的支持下，順利完成計畫，讓我們的研究對這個領域能有所貢獻。
显示于类别:	[資訊工程學系暨研究所] 研究報告

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