基于乐段特征的MIDI音乐风格分类研究

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1、硕士学位论文基于乐段特征的MIDI音乐风格分类研究作者姓名张楚翘学科专业通信与信息系统指导教师韦岗教授所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年4月ResearchonMusicStyleClassificationofMIDIbaseonMusicalSegmentFeaturesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangChuqiaoSupervisor：Prof.WeiGangSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP3

2、91学校代号：10561学号：201520109017华南理工大学硕士学位论文基于乐段特征的MIDI音乐风格分类研究作者姓名：张楚翘指导教师姓名、职称：韦岗教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：通信与信息系统研究方向：现代通信理论与技术论文提交日期：2018年4月11日论文答辩日期：2018年6月2日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：丁泉龙委员：王一歌韦岗曹燕摘要MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface）是一种音乐的存储格式，因为其体积小和容易编辑的优势受到了广泛的关注。音乐风格是音乐的一个

3、重要特征，同时也是各大音乐网站区分音乐文件的标签。以往的音乐风格分类方法大多数都是采用人工标注的方法进行分类，如今网上的MIDI文件越来越多，对海量的文件一一标注风格会消耗大量的人力和时间。因此通过人工智能来解决MIDI音乐风格分类问题成为了机器学习的新课题。MIDI音乐分类研究大致可分为两个环节，一个是从文件中提取出能表征乐曲的音乐特征，另一个利用这些特征训练出合适的分类器。目前的研究基本都以MIDI音乐主旋律的统计特征作为音乐特征，使用BP神经网络作为分类器。但是在主旋律中，音符出现的顺序对旋律的特征有着极大的影响，统计特征不能完全反映主旋律的这一关系。其次

4、，这些特征并没有包含乐曲的伴奏信息。此外，一首乐曲往往有着许多重复的旋律片段，如果以整首乐曲作为样本，会增加样本的冗余度。针对以往方法的不足，本文研究了基于乐段特征的MIDI音乐分类，本文的主要研究工作和创新点有：（1）提出了从MIDI文件中提取乐段特征的方法，即把每首乐曲分成多个乐段，提取每个乐段特征，具体过程包括MIDI文件音符提取、主旋律提取、乐段划分和乐段特征提取。乐段特征是从一首乐曲的一个片段提取的，包含了该片段的主旋律和伴奏信息，并且能反映音符的顺序关系。（2）对循环神经网络进行深入研究，并研究了它的一种改进模型——GRU（GatedRecurren

5、tUnit）神经网络，并根据其擅长处理序列数据及其克服了循环神经网络中长期依赖问题的优点，结合乐段特征的序列性质，决定采用它作为本文的分类网络，并设计出基于GRU的MIDI风格分类器。（3）建立完整的MIDI音乐风格分类模型，对该模型的准确率进行验证，并将实验结果与以往的方法相比较。结果显示，本文提出的分类模型与已有的成果相比，具有更高的准确率。关键词：MIDI；音乐风格分类；乐段特征；神经网络IABSTRACTMIDI,asastorageformatformusic,havereceivedextensiveattentionbecauseofitsadva

6、ntagesofsmallsizeandeasyediting.Musicstyleisanimportantfeatureofmusic,anditisalsoalabelformusicsitestodistinguishmusicfiles.Mostofthepreviousmusicstyleclassificationmethodsusemanuallabelingmethodsforclassification.Nowadays,moreandmoreMIDIfilesareontheInternet.Labelingalargenumberofdo

7、cumentsonebyonewillconsumealotofmanpowerandtime.Therefore,solvingtheMIDImusicstyleclassificationproblemthroughartificialintelligencehasbecomeanewtopicofmachinelearning.MIDImusicclassificationresearchcanberoughlydividedintotwolinks.Oneistoextractthemusicfeaturesthatcanrepresentthemusi

8、cfromthefile