Αυτόματη Ανάκτηση Μουσικής Πληροφορίας με Έμφαση στο Ρυθμό - Γκιόκας, Άγγελος (Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, 2016)
Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η ανάπτυξη τεχν ικών για την αυτόματη ανάλυση μουσικών σημάτων. Μεγάλη έμφαση δίνεται στη ν αυτόματη ανάλυση του ρυθμού, ο οποίος αποτελεί ένα θεμελιώδες μέγεθο ς της μουσικής, αφού ορίζει την χρονική δομή και οργάνωση του μουσικού σήματος. Αποτελεί δομικό στοιχείο σε ένα σύστημα αυτόματης μεταγραφής (transcription) της μουσικής, ενώ η ρυθμική πληροφορία μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε άλλες σημαντικές εφαρμογές όπως η δεικτοδότηση και ανάκτηση βάσει πε ριεχομένου ο υπολογισμός ρυθμικής ομοιότητας και η μίξη σημάτων. Εξέχουσα σημασία στην ανάπτυξη ενός συστήματος αυτό ματης ανάλυσης ρυθμικού περιεχομένου είναι η συνάρτηση περιοδικότη τας. Η συνάρτηση περιοδικότητας αποτελεί το «ρυθμικό φάσμα» ενός μο υσικού σήματος, αφού μας δίνει την ισχύ των διάφορων περιοδικοτήτων. Ένα μεγάλο μέρος της παρούσας διατριβής είναι αφιερωμένο στην εξαγωγή κα ι επεξεργασία μιας συνάρτησης περιοδικότητας. Χρησιμοποιώντας μοντέρνες τεχνικές επεξεργασίας σήμ ατος όπως τον διαχωρισμό πηγών, προτείνεται μια συνάρτηση περιοδι κότητας, η οποία αποτελεί μια εύρωστη αναπαράσταση του ρυθμικού περιεχομένου. Στη συνέχεια γίνεται επεξεργασία της συνάρτησης περιοδικότητας με τεχνικ ές μη επιβλεπόμενης μάθησης για την εξαγωγή συμπαγών χαρακτηριστικών. Τ α χαρακτηριστικά αυτά χρησιμοποιούνται σε δύο προβλήματα ρυθμικής κατηγορ ιοποίησης: την αυτόματη κατηγοριοποίηση βάσει ρυθμικής κλάσης και την εξαγω γή του χρονικού κλειδιού. Στη συνέχεια προτείνονται τρεις διαφορετικές μέθοδο ι εξαγωγής του τέμπο από τη συνάρτηση περιοδικότητας και τα χαρακτηριστικά τ ης καθώς και μια τεχνική εξαγωγής των θέσεων του μουσικού παλμού έχοντας γνώ ση του τέμπο. Επίσης, η συνάρτηση περιοδικότητας τροποποιείται έτ σι ώστε να είναι προσεγγιστικά αντιστρέψιμη, δηλαδή να είναι εφικτό να ανακατασκευαστεί ένα μουσικό σήμα από την συνάρτηση περιοδικότητας τέτοι ο ώστε να διατηρεί τη ρυθμική δομή του αρχικού σήματος. Τέλος, τα ρυθμικά χαρακτηριστικά πλαισιώνονται από χαρακτηριστικά «χροιάς» και «αρμονίας» προκειμένου να δημιουργηθεί ένα ολοκληρωμένο σύστημα μουσικής ομοιότητας βάσει περιεχομένου. Το σύστημα αυτό ενσωματώθηκε σε μια διαδικτυακή πλατφόρμα αναζήτηση ς μουσικής βάσει περιεχομένου. Συνοψίζοντας, στα πλαίσια της παρούσας διατριβής αν τιμετωπίστηκαν έξι διαφορετικά προβλήματα μουσικής ανάλυσης. Η εύρεση του μουσικού κλειδιού, η εύρεση χορευτικού στυλ, η εξαγωγή του τέμπο, η εξαγ ωγή του παλμού, και ο υπολογισμός της ομοιότητας βάσει περιεχομένου μεταξ ύ δύο μουσικών κομματιών. Επιπλέον, προτάθηκε τρόπος υπολογισμού μ ιας «αντιστρέψιμης» συνάρτησης περιοδικότητας. Οι προτεινόμενοι μέθοδοι αξιολογήθηκαν για όλα τα προβλήματα σε μεγάλο εύρος δεδομένων και συγκρινόμ ενες με άλλες μεθόδους αιχμής, πέτυχαν ανταγωνιστικά και σε αρκετές περιπτ ώσεις καλύτερα αποτελέσματα από οποιαδήποτε άλλη μέθοδο.