基于内容的钢琴音乐检索研究

论文摘要

随着网络技术和多媒体技术的快速发展,人们已经能够方便地接触到越来越多的音乐,随之而来的问题是如何在这浩瀚的音乐中快速找到自己需要的音乐。因此,对音乐检索的研究就变得尤为重要,它也逐渐受到人们的广泛关注。传统的音乐检索都是针对哼唱那样的单声道音乐,对钢琴这样的复调音乐检索研究则相对较少。但是,随着人们生活水平的提高,越来越多的人特别是儿童对学习钢琴产生了浓厚的兴趣,并且钢琴是音域最为广泛的乐器。所以,研究基于内容的钢琴音乐检索对于人们的生活娱乐和复调音乐检索研究都有很重要的意义。基于内容的钢琴音乐检索研究主要包含乐曲特征库的建立、特征提取、检索匹配及相似度计算等几个方面,就此有以下研究工作：1、乐曲特征库的建立。通过读取MIDI格式音乐文件,建立标准音高曲库,为了提高检索速度,在标准音高曲库的基础上引入N-grams索引算法,建立以高音为关键词的特征索引库。2、分析Onset点检测中关于峰值提取的自适应门限算法,发现基于中值滤波的自适应门限具有不稳定性。通过对基于均值滤波的门限特性分析,研究中值滤波和均值滤波结合的方法,使自适应门限比原来更为平滑,具有更高的稳定性。并且进行了这两种门限情况下Onset点检测结果的对比实验,结果表明改进后的算法能取到更好的效果。3、针对现有音高估计算法无法准确提取钢琴音乐音高的情况,通过对谐波峰值法的分析,给出以提取候选音高序列来代替提取准确音高。每个候选音高序列的中的音高按照其频域幅度大小依次排序,根据音高所在位置的不同给予不同得分,再根据得分得到相应地相似度计算算法。4、根据对钢琴音乐检索算法的研究,设计并实现了一个基于内容的钢琴音乐检索演示系统。实验测试了不同长度音乐检索输入时,该系统的检索时间和检索准确度的情况,从而给用户一些检索输入建议,以便能得到较高的检索准确率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要研究工作及内容安排
• 第2章 基于内容的音乐检索基本知识
• 2.1 引言
• 2.2 音乐乐理基础
• 2.3 音乐数据的表示形式
• 2.4 MIDI音乐格式分析
• 2.5 钢琴音乐检索步骤
• 2.6 本章小结
• 第3章 音乐旋律特征提取算法研究
• 3.1 引言
• 3.2 音乐端点检测算法
• 3.2.1 基于信号频谱差值的检测算法分析
• 3.2.2 峰值提取算法研究
• 3.2.3 算法仿真
• 3.3 音乐信号音高检测算法
• 3.3.1 提取含有音高的特征序列
• 3.3.2 算法仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于内容的音乐检索算法研究
• 4.1 引言
• 4.2 音乐检索算法描述
• 4.2.1 N-grams索引算法
• 4.2.2 近似字符串匹配算法
• 4.2.3 字符串相似度计算算法
• 4.3 钢琴音乐检索研究
• 4.3.1 建立N-grams索引曲库
• 4.3.2 钢琴音乐快速匹配算法研究
• 4.3.3 钢琴音乐相似度计算算法
• 4.4 算法仿真
• 4.5 本章小结
• 第5章 钢琴音乐检索系统实现
• 5.1 引言
• 5.2 系统结构设计
• 5.3 系统实现
• 5.4 系统试验结果分析
• 5.4.1 系统检索准确度测试
• 5.4.2 系统时间测试
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文