基于声音样本匹配的语音应用系统技术研究

摘要

音乐哼唱检索系统是指通过用户哼唱来检索歌曲,它借助音乐的声学特征,得出表征音乐旋律的特征参数,然后与音乐库中的曲目进行匹配。本课题对音乐哼唱检索系统已有的方法进行了分析和研究,并在此基础上设计开发了一个小型的音乐哼唱检索演示系统。对于用户输入的哼唱序列,首先进行音符切分,然后通过基音检测得到各个音符的音高特性。由于音乐具有节奏快慢可调、基调高低可选的特点,因此旋律特征转化为音高差和音长比的形式来表示。音乐数据库以MIDI格式乐曲建立,其特征数据库与提取的旋律特征具有相同的格式。旋律特征匹配主要采用最小距离法。通过实验分析,此哼唱检索演示系统可以达到较好的检索结果。

目录

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究动态及相关文献综述

1.3 论文的主要工作

1.4 本章小结

第二章 基于内容的音乐检索原理

2.1 音乐的特点

2.1.1 音乐乐理

2.1.2 音乐的特点

2.2 音乐的数字化表示

2.2.1 声音文件

2.2.2 MIDI格式音乐文件

2.3 基于内容的音乐检索系统结构

2.3.1 基于内容的音乐检索系统的流程

2.3.2 常见的基于内容的音乐检索系统

第三章 音乐旋律的特征提取

3.1 音乐信号特征

3.2 音乐信号预处理

3.2.1 预滤波

3.2.2 预加重

3.2.3 加窗分帧

3.3 基音提取算法

3.3.1 自相关法(ACF)

3.3.2 短时平均幅度差函数法(AMDF)

3.3.3 倒谱法(CEP)

3.3.4 小波变换法(Wavelet Transform)

3.4 基音检测的后处理

3.4.1 中值平滑算法

3.4.2 线性平滑算法

3.5 音符切分的实现

3.5.1 音符切分和端点检测

3.5.2 端点检测实现

3.6 特征参数的提取

第四章 音乐数据库的建立

4.1 MIDI音乐的结构

4.2 MIDI音乐特征提取及数据库建立

第五章 音乐检索匹配算法

5.1 字符串匹配

5.1.1 单模式匹配算法

5.1.2 多模式匹配算法

5.2 基于音高曲线的匹配方法

5.2.1 线性对齐匹配法

5.2.2 动态时间规整(DTW)

5.3 基于统计模型的匹配方法(HMM)

第六章 基于内容的音乐检索系统设计

6.1 系统设计采取的主要方法及流程

6.1.1 哼唱旋律的输入

6.1.2 特征参数的提取

6.1.3 音乐数据库的建立

6.1.4 旋律特征匹配的运用

6.2 系统实验与分析

6.2.1 基音误差分析

6.2.2 匹配误差分析

第七章 结论与展望

7.1 课题的主要工作和成果

7.2 方案中有待解决的问题

参考文献

致谢

附录

在学期间发表的学术论文和参加科研情况