Tiếp theoHướng dẫn tiếp theo
SpecAugment cho nhận dạng giọng nói
AI âm thanh
HƯỚNG DẪN AI âm thanh
Nhận dạng hợp âm âm thanh là nhiệm vụ nghe bản ghi âm nhạc và ghi lại hợp âm nào sẽ phát ra tại mỗi thời điểm, chẳng hạn như C:maj từ 0,0 đến 2,1 giây, sau đó là A:min.
Nghe hướng dẫn nàyAI thuật lại · ~8 min
Nó hỗ trợ các ứng dụng bảng hợp âm, giáo dục âm nhạc và tìm kiếm âm nhạc, và sau hơn hai thập kỷ nghiên cứu, các hệ thống tốt nhất vẫn chỉ gắn nhãn khoảng 2/3 khung hình chính xác một khi bao gồm các loại hợp âm hiếm.
Audio chord recognition, also called automatic chord estimation, takes a recording and produces a time-coded list of chord labels. A typical output reads like a lead sheet with timestamps: G:maj from 0.00 to 1.85 seconds, E:min until 3.70, C:maj until 5.55, and N, meaning no chord, during a drum break. A chord here is a set of pitch classes, the 12 note names regardless of octave, sounding together, described by a root such as G and a quality such as major, minor or dominant seventh. The task sits between full transcription, which writes every note, and key detection, which gives one label for a whole piece.
The classic pipeline has three steps. First the audio is turned into a chromagram, a sequence of 12-number vectors that measure how much energy falls on each pitch class in each short frame. A C major chord should light up C, E and G. Second, each frame is compared with chord templates, idealized chroma patterns for every chord in the vocabulary, or scored by a statistical model. Third, a temporal model smooths the frame-wise guesses, because chords usually last for beats or bars rather than flickering every 50 milliseconds. A hidden Markov model (HMM), which treats the chord as a hidden state that tends to persist and changes with learned probabilities, is the traditional choice, decoded with the Viterbi algorithm to find the most likely chord sequence.
Chordino, released by Matthias Mauch and Chris Cannam as a Vamp audio plugin, is a widely used example of this design. Its companion NNLS Chroma plugin converts the spectrum to a log-frequency scale, tunes and whitens it, and then performs approximate note transcription with non-negative least squares (NNLS), a fitting method that explains the spectrum as a sum of harmonic note shapes with no negative amounts. That cleans up overtones, which otherwise make a C note leak energy into G and E. Separate bass and treble chromagrams help identify the bass note. Chordino matches frames against chord profiles from a dictionary file and smooths them with HMM decoding. The method comes from a 2010 ISMIR paper by Mauch and Simon Dixon on identifying difficult chords.
The field's history is summarized in a 2019 ISMIR review by Johan Pauwels, Ken O'Hanlon, Emilia Gómez and Mark Sandler titled 20 Years of Automatic Chord Recognition from Audio. It traces the task to a 1999 paper by Fujishima and describes a shift from knowledge-based systems, built on music theory and hand-set templates, to data-driven methods, with neural networks now central. The authors argue that many of today's core issues were already raised in that first paper. Shared evaluation rests on hand-annotated corpora such as the Isophonics Beatles collection, whose chord syntax and transcription process are described in Chris Harte's 2010 PhD thesis; that syntax is now the standard way to write chord labels in research.
Deep learning replaced hand-built stages one at a time. In 2016 Filip Korzeniowski and Gerhard Widmer showed that a neural network fed a spectrum with surrounding context could learn chroma vectors that were less noisy than hand-crafted ones, improving recognition with even a simple linear classifier. In 2017 Brian McFee and Juan Pablo Bello trained a convolutional-recurrent network end to end on log-power constant-Q spectra, a frequency representation with bins spaced like musical notes. Their model used a 170-class vocabulary, 12 roots times 14 qualities plus N and X for unrecognized chords, and was also trained to predict the root, bass and active pitch classes as separate outputs. On 1,217 annotated tracks from the Isophonics, Billboard, RWC Pop and MARL collections it gained 4 to 5 percentage points in the hardest sevenths and tetrads categories over earlier convolutional and HMM systems. In 2019 Park and colleagues proposed a bi-directional Transformer for chord recognition, using self-attention to capture long-range context in a single training phase.
The honest measure of progress is sobering. McFee and Bello's best model identified the exact simplified chord, root and quality together, in 63.6% of frames. Their data explain why. By duration, major chords made up 52.5% of the corpus and minor chords 13.6%, while sixth chords were 1.5%, suspended chords 2.5% and minor-major sevenths only 0.03%. Models therefore lean toward major and minor, and they confuse a seventh chord with its plain triad. Out-of-vocabulary chords, mostly power chords and single notes, made up 2.2% of the data and were usually pushed toward major or minor. Simpler evaluations score far higher, because getting the root right or matching three of the notes is much easier than naming the full chord.
Other failure modes come from music itself. Annotators disagree on chord labels, especially for passing chords, implied harmony and dense jazz voicings, so the reference is partly subjective. Strong vocals, distorted guitars and drums blur the chromagram. The standard corpora, such as the Beatles, Billboard and RWC Pop collections, are mostly Western popular music, so other harmonic systems fit the labels poorly. Tuning that is not at standard pitch shifts energy between bins, which is why NNLS Chroma includes a tuning step. Inversions, where a note other than the root is in the bass, are often ignored; McFee and Bello's model predicted the bass but did not output inversions, while the later crema release added inversion tracking.
In practice, running a chord recognizer is cheap. Chordino runs on an ordinary computer inside Sonic Visualiser, and crema returns chord labels with confidence values from a single Python call. Evaluation is standardized through mir_eval, so results are comparable across papers if the vocabulary and comparison rule are stated. The useful habit is to report several scores, such as root, majmin and sevenths, and to listen to low-confidence sections rather than trusting a single accuracy number.
04Ví dụ hoạt động
Chọn một bài hát bạn có thể chú thích bằng tai hoặc bài hát đã xuất bản chú thích hợp âm, chẳng hạn như một bản nhạc từ bộ sưu tập Isophonics Beatles.
Mở âm thanh trong Sonic Visualiser và chạy plugin Chordino để lấy bản nhạc có nhãn hợp âm qua dạng sóng.
Xuất nhãn dưới dạng danh sách thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc và hợp âm, sử dụng cú pháp Harte như A:min hoặc D:7.
Tải ước tính và chú thích tham chiếu vào mir_eval và tính điểm gốc, điểm majmin, điểm thứ bảy và điểm phân đoạn.
Lặp lại với ChordModel crema và so sánh điểm số của hai hệ thống trên cùng một bài hát.
Hãy nghe những đoạn văn mà cả hai hệ thống đều không đồng ý với phần tham chiếu và lưu ý xem nguyên nhân là do hợp âm thứ bảy, hợp âm đảo ngược hay hợp âm trôi qua.
Những gì nó cho thấy
Hai bộ điểm và một danh sách lỗi ngắn cho một bài hát. Điểm gốc rõ ràng phải cao hơn điểm thứ bảy; nếu không, hãy kiểm tra xem tham chiếu và ước tính có sử dụng cùng cú pháp thời gian và nhãn hay không.
Soạn thảo biểu đồ hợp âm cho một bài hát bằng Chordino, một plugin Vamp miễn phí của Matthias Mauch và Chris Cannam chạy bên trong Sonic Visualiser hoặc Audacity và làm mượt các dự đoán hợp âm theo khung bằng HMM.
Chạy ChordModel của gói crema Python, được xây dựng trên mô hình có cấu trúc năm 2017 của McFee và Bello, để có được bảng nhãn hợp âm với thời gian bắt đầu, thời lượng và giá trị độ tin cậy, bao gồm cả đảo âm.
Ghi điểm cho công cụ nhận dạng hợp âm dựa trên các chú thích bằng tay bằng mir_eval, cung cấp các so sánh gốc, majmin, bảy, bốn và MIREX được tính theo thời lượng phân đoạn, cộng với điểm trên và dưới phân đoạn.
Đào tạo và kiểm tra các chú thích tham chiếu Isophonics Beatles, cung cấp nhãn hợp âm, phím, nhịp và cấu trúc theo cú pháp hợp âm Harte và vẫn là bộ sưu tập điểm chuẩn tiêu chuẩn.
Đưa các vectơ sắc độ đã học được từ bộ trích xuất sắc độ sâu năm 2016 của Korzeniowski và Widmer vào một bộ phân loại đơn giản, một cách tiếp cận mà các tác giả đã tìm thấy đã đánh bại các đặc điểm sắc độ thủ công để nhận dạng hợp âm.
Đánh giá năm 2019 của Pauwels và các đồng nghiệp lập luận rằng nhiều vấn đề cốt lõi được nêu ra trong bài báo năm 1999 của Fujishima vẫn có liên quan và nó kết thúc bằng việc đặt tên cho các hướng nghiên cứu trong tương lai. Nhận dạng từ vựng lớn là khoảng cách rõ ràng nhất. McFee và Bello đã viết vào năm 2017 rằng việc mở rộng mô hình sang các hợp âm mở rộng sẽ cần kho dữ liệu có chú thích lớn hơn mức hiện có và số liệu thống kê về lớp của họ cho thấy lý do tại sao, với một số chất lượng hợp âm dưới 1% dữ liệu. Đảo ngược là một hướng khác: mô hình năm 2017 của họ dự đoán các nốt trầm mà không tạo ra các đảo ngược và mô hình crema sau này đã thêm tính năng theo dõi đảo ngược với vốn từ vựng hiệu quả gồm 602 lớp. Các kiến trúc đã chuyển từ HMM sang mạng lặp lại sang Máy biến áp, chẳng hạn như Máy biến áp hai chiều 2019 để nhận dạng hợp âm, sử dụng sự chú ý để nắm bắt bối cảnh tầm xa. Độ chính xác có thể tăng thêm bao nhiêu khi bản thân các chú thích tham chiếu không đồng ý là một câu hỏi mở; McFee và Bello lưu ý rằng việc chú thích hợp âm được coi là mang tính chủ quan.
Bản tin miễn phí
Ba câu chuyện AI đã được xác minh vào mỗi buổi sáng các ngày trong tuần, được viết bằng tiếng Anh đơn giản. Miễn phí mãi mãi, không có quảng cáo.
Một email mỗi ngày trong tuần. Hủy đăng ký trong một cú nhấp chuột. Chúng tôi không bao giờ bán hoặc chia sẻ địa chỉ của bạn.
Tự kiểm tra
Phản hồi tức thì về mọi câu trả lời và chứng chỉ có thể chia sẻ với ID có thể xác minh sau khi bạn vượt qua khóa học.
Hỗ trợ giáo dục AI miễn phí. AI Understanding là tổ chức phi lợi nhuận 501(c)(3) — không bao giờ có quảng cáo, không có tường phí. Hãy quyên góp
Nhận dạng hợp âm âm thanh là nhiệm vụ nghe bản ghi âm nhạc và ghi lại hợp âm nào sẽ phát ra tại mỗi thời điểm, chẳng hạn như C:maj từ 0,0 đến 2,1 giây, sau đó là A:min. Nó hỗ trợ các ứng dụng bảng hợp âm, giáo dục âm nhạc và tìm kiếm âm nhạc, và sau hơn hai thập kỷ nghiên cứu, các hệ thống tốt nhất vẫn chỉ gắn nhãn khoảng 2/3 khung hình chính xác một khi bao gồm các loại hợp âm hiếm.
Nhận dạng hợp âm tạo ra các nhãn hợp âm (như C, Am, G7) với thời gian bắt đầu và kết thúc trong toàn bộ bài hát.
Các vectơ sắc độ thu gọn quang phổ thành 12 lớp cao độ, hiển thị trực tiếp các nốt xác định hợp âm.
Việc loại bỏ năng lượng bộ gõ giúp nội dung có cao độ rõ ràng hơn, cải thiện tính năng sắc độ được sử dụng cho hợp âm.
Mô hình HMM mà các hợp âm có xu hướng tuân theo, làm mượt các dự đoán ở mức khung hình ồn ào thành các tiến trình ổn định.
Nghiên cứu ISMIR giải thích rằng sự khác biệt trong việc điều chỉnh có thể chuyển năng lượng sang các thùng lân cận và góp phần gây nhầm lẫn giữa các hợp âm tương tự, chẳng hạn như các chế độ trưởng/thứ song song.
Tiếp tục học hỏi
Đã chọn thêm hướng dẫn cho chủ đề này
Tiếp theoHướng dẫn tiếp theo
SpecAugment cho nhận dạng giọng nói
AI âm thanh