哼唱自动记谱系统的研究与实现

摘要

自动记谱技术在当今应用广泛的Query By Singing系统中扮演重要角色，可应用到歌曲的音律、风格统计分析等。同时，将哼唱音频信号转化为符号旋律后，也便于管理与统计并应用于其它各种基于内容的音乐信息检索系统中。而在程序模拟音乐专家记谱的过程中，对于任一哼唱片段，可以有二种旋律。其一称为实际哼唱旋律(actual melody)，其二称为期望哼唱旋律(expected melody)。二者区别在于前者以每个哼唱音符的绝对音高作为哼唱旋律音符的音高，而后者则以调性音级作为音符的音高。本文把期望哼唱旋律视为哼唱片段的正确旋律，提出一种基于哼唱旋律调性分析的哼唱音符分析法，以此设计并实现了一个自动记谱系统以及系统的性能评估方法。
　　本文的哼唱音符分析涉及三个方面:1）在信号帧层面，提出一种把倍音理论与变采样技术相结合的基频估算方法;2）在哼唱音符层面，提出一种扩展MIDI音高表达法，同时在一个哼唱音符所对应的信号区域内，允许信号帧基频波动范围不固定，且可以由传统的半音音程（100音分）扩展至全音音程(200音分)。将信号帧的能量变化与扩展MIDI音高的估算相结合，通过一个ATN网络建立哼唱音符切割模型;3）在哼唱片段调性层面，通过分析相邻哼唱音符的音程，估算最匹配哼唱片段的调性。以调性音级推算音符音高实现期望哼唱旋律的估算。
　　论文的实验及评估部分，通过比较传统的实际哼唱旋律的估算与本文的基于调性分析的期望哼唱旋律的估算，建立新的哼唱旋律估算的评估法。新评估法涉及描述哼唱旋律线准确度的演算音程正确率与反映系统的自动校正能力的校正音程正确率。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 存在问题及本文创新点

1．4 论文结构

第二章 背景知识介绍

2．1 声学与乐理知识

2．2 音频格式

2．3 本章小结

第三章 哼唱记谱计算模型

3．1 手工标注哼唱音高的听觉说明

3．2 实际哼唱旋律与期望哼唱旋律

3．3 信号帧的精确音高估算

3．4 哼唱音符切分与音高的估算

3．5 基于ATN网络的哼唱音符切割算法

3．6 期望哼唱旋律的估算

3．7 本章小结

第四章 系统的实现与应用

4．1 系统的实用意义

4．2 系统的实现

第五章 实验及评估

5．1 音乐测试集及评估标准

5．2 性能测试与评估办法

5．3 结果的比较与讨论

第六章 总结与展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表论文

致谢