基于旋律的音樂哼唱檢索系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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1、⑧碩士學(xué)位論文基于旋律的音樂哼唱檢索系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)論文作者：葉飛指導(dǎo)教師：劉清堂教授學(xué)科專業(yè)：教育技術(shù)學(xué)研究方向：教育信息資源的設(shè)計與開發(fā)華中師范大學(xué)信息與新聞傳播學(xué)院2013年5月⑥碩士學(xué)位論文MASTER‘STHESISThedesignandimplementationofmelodic．．basedmusichummingretrievalsystemATheSisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementFortheM．SDegreeinEducationalTechnologyByYeFeiPostgraduat

2、eProgramCollegeofInformationTechnology,JournalismAndCommunicationsCentralChinaNormalUniversitySupervisor：LiuQingtangAcademicTitle：ProfessorSignatureApprovedMay．2013⑥碩士學(xué)位論文MASTER‘STHESIS華中師范大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用粼明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的研究成果。除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過

3、的研究成果。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名：葉飛日期：珂多年s月碣日I學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書學(xué)位論文作者完全了解華中師范大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬華中師范大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。(保密的學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定)保密論文注釋：本學(xué)位論文屬于保密，在——年解密后適用本授權(quán)書。非保密論文注釋：本

4、學(xué)位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書。作者簽名：葉侮導(dǎo)師簽名：參f陪1彭日期：捌6年、s月粥ElEl期："-a．9t'；年歲月z莎日本人已經(jīng)認(rèn)真閱讀“CALLS高校學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫發(fā)布章程"，同意將本人的學(xué)位論文提交“CALLS高校學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫”中全文發(fā)布，并可按“章程”中的規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益?；赝救ね瘡B溢廈；旦主生；旦二二生；旦三生筮查!鈉簽名：別脯日期：勱f2，年5-月踢日，’⑥碩士學(xué)位論丈MASTER‘STHESIS摘要音樂作為人們生活中必不可少的一部分，音樂搜索具有廣大的用戶群體，也蘊含著巨大的商機。傳統(tǒng)的音樂搜索是根據(jù)用戶輸入的關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索，關(guān)鍵詞可以

5、是歌曲的名稱，歌手名，歌詞等，這種方式被稱為基于文本的檢索。對于這種方式的檢索，如果用戶不能準(zhǔn)確地記住歌曲的相關(guān)信息(歌曲名稱，歌詞等)，就不能準(zhǔn)確的檢索歌曲。同時，采用這種檢索方式需要手動去維護(hù)一個音樂數(shù)據(jù)庫，對每首歌曲的基本信息進(jìn)行標(biāo)注，增加了管理者的工作量，因此需要找到一種更簡單，更快捷的檢索方式。哼唱檢索便是一種新型的檢索方式，它充分利用歌曲自身的特征，如音高，音長等特征，為用戶提供一種更簡單更自然的檢索方式。這種新型的檢索方式可以廣泛地應(yīng)用在移動互聯(lián)網(wǎng)，卡拉OK中，也可以應(yīng)用于音樂教育等方面。哼唱檢索最核心的兩部分是音樂旋律特征提取和匹配。如何準(zhǔn)確的提取歌曲的特征

6、信息，利用特征信息描述歌曲輪廓；采用哪種匹配算法又快又準(zhǔn)確的檢索出我們所需要的歌曲是本文的研究重點。圍繞這兩個問題，本文做了如下相關(guān)研究和探索。(1)綜合分析了音樂的各種特征，介紹了常見的幾種基音提取的算法。包括自相關(guān)函數(shù)法，平均幅度差函數(shù)法等。同時為了使基音的提取更加準(zhǔn)確，本文介紹了常用的預(yù)處理操作和后期處理操作?？偨Y(jié)了當(dāng)前音樂旋律特征的表示方式，最后確定了本文中采用絕對音高序列來描述音樂特征。(2)介紹了常用的幾種旋律匹配算法，包括歐氏距離，編輯距離，DTW算法等。確定了本文中采用LS算法和DTW算法來進(jìn)行旋律的匹配操作。首先采用LS算法粗略過濾掉一部分差異比較大的候選

7、項，然后利用DTW算法進(jìn)行二級過濾，完成精確匹配。充分發(fā)揮LS算法在時間上的優(yōu)勢和DTW算法在效率上的優(yōu)勢。(3)本文中采用臺灣清華大學(xué)資訊工程系張智星老師提供的48首MIDI音樂，采用midtoolbox工具提取MIDI音樂的音樂特征，搭建了一個小型的哼唱檢索音樂數(shù)據(jù)庫。并在此基礎(chǔ)上開發(fā)一個哼唱檢索系統(tǒng)。本文研究成果的特色之處在于：(1)設(shè)計了基于能量的過濾和平滑處理兩種后期處理方式，使提取到的基頻更加準(zhǔn)確。(2)開發(fā)了一個批量提取MIDI音樂音高特征的工具，采用此工具可以很方便的提取MIDI音樂文件中的音樂信息