[發(fā)明專利]基于魯棒性音階輪廓特征和向量機(jī)的和弦識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710007672.9
• 申請(qǐng)日: 2017-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN106847248B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鏘;王蒙蒙;關(guān)欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G10H1/38
• 分類號(hào): G10H1/38;G10L15/08;G10L15/10;G10L25/27;G10L25/54
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國(guó)威

1.一種基于魯棒性音階輪廓特征和向量機(jī)的和弦識(shí)別方法，其特征是，包括下列步驟:

1)對(duì)原始音頻信號(hào)進(jìn)行加窗預(yù)處理，得到音樂(lè)信號(hào)的分幀結(jié)果；

2)對(duì)分幀結(jié)果進(jìn)行離散余弦變換，得到原始信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)音頻頻譜矩陣S；

3)頻譜中諧波成分矩陣A和非諧波成分矩陣E是相互獨(dú)立的，那么就有：S＝A+E；矩陣通過(guò)以下凸優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行全局最優(yōu)解的求解：

其中||·||_*表示矩陣的核范數(shù)，即矩陣的奇異值之和；||·||₁表示矩陣的一范數(shù)，即所有非零元素之和；

該優(yōu)化問(wèn)題通過(guò)增廣拉格朗日乘子法進(jìn)行解決；

4)為了得到魯棒性PCP特征，將矩陣A乘映射矩陣P：

P表示頻譜矩陣和由魯棒性音階輪廓特征RPCP向量組成的色度矩陣chromagram之間的變換矩陣，其中f_i表示音樂(lè)中12平均律所定義出來(lái)的12個(gè)音階的基頻，1≤i≤12，2π·ω_j則表示時(shí)頻變換后所得到的各個(gè)頻率成分的頻率值，0≤j≤N-1，另外，

規(guī)定音符A4處的頻率440Hz為基準(zhǔn)頻率，并通過(guò)f_A4·2^b獲得其他音符處的頻率值，其中b為音符與A4之間的音程差，然后，通過(guò)映射公式(3)來(lái)對(duì)諧波矩陣A的各個(gè)頻率成分進(jìn)行映射，從而獲得魯棒音階輪廓特征向量，其中2πω對(duì)應(yīng)矩陣A每一行所對(duì)應(yīng)的頻率值，而f_i則表示音樂(lè)中通用的中央八度內(nèi)12個(gè)音符所對(duì)應(yīng)的頻率，通過(guò)f_A4·2^b獲得；

5)采用測(cè)度學(xué)習(xí)的方法對(duì)支持向量機(jī)的高斯核函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化：根據(jù)和弦特征的特點(diǎn)，從問(wèn)題本身的先驗(yàn)知識(shí)中有監(jiān)督的學(xué)習(xí)到一個(gè)距離方程，該距離方程的求解是凸優(yōu)化問(wèn)題，從而使用梯度下降算法求得全局最優(yōu)解，進(jìn)而用求得的轉(zhuǎn)換矩陣最優(yōu)解對(duì)支持向量機(jī)的核函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到基于測(cè)度學(xué)習(xí)的高斯核函數(shù)；

6)利用訓(xùn)練數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)度學(xué)習(xí)支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練，確定測(cè)度學(xué)習(xí)支持向量機(jī)中的參數(shù)；

7)使用訓(xùn)練好的測(cè)度學(xué)習(xí)支持向量機(jī)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，得到最終的識(shí)別率。