Projeto de Formatura – Turmas 2008
PCS - Departamento de Engenharia
de Computação e Sistemas Digitais
Engenharia de Computação
Reconhecimento e Busca Adaptativos de Padrões Musicais
O projeto MusicFinder é um protótipo para um sistema de busca
musical. Porém, ao invés de buscas textuais comuns nas letras das
músicas ou nos nomes de seus autores, o sistema permite ao
usuário realizar uma busca musical. Neste modelo de busca, o
usuário define uma seqüência (ou cadeia) de notas e o sistema as
procura nas melodias que constituem as músicas de um grande
acervo.
fig. 3 e 4 – espectro de freqüências de um assobio e suas notas extraídas
O sistema varre o acervo em busca de cadeias de notas
semelhantes à de entrada.
Para ser capaz de tolerar certos tipos de imperfeições da cadeia de
entrada, tais como omissão ou adição de uma nota, o sistema
utiliza um algoritmo baseado em autômatos adaptativos.
Este algoritmo adaptativo permite que o processo de comparação
das cadeias se modifique estrategicamente a fim de compensar os
defeitos da entrada e permitir uma comparação direta nota a
nota.
fig. 1 – arquitetura completa do sistema de busca musical
Os principais desafios do projeto são:
•Extrair a cadeia de notas a partir de um trecho sonoro produzido
pelo usuário.
•Encontrar as músicas contendo trechos de melodias que mais se
aproximam da cadeia de entrada, tolerando as variações e
imperfeições usuais de uma reprodução humana.
fig. 5 – exemplo de configuração do autômato de reconhecimento,
processando a cadeia: A, B-1, A, C, E+1, F
Na comparação direta, faz-se necessário lidar com variações de
altura (transposição tonal) e de duração (dilatação ou contração).
Para isso foi utilizado o método dos mínimos quadrados para
aproximar a função de mapeamento entre as características das
cadeias comparadas, com funções que representam as variações
toleradas. A partir da distância entre as funções aproximadas e as
originais, é possível quantificar a semelhança entre as cadeias.
900
Alturas da Cadeia de Entrada (em Hz)
800
fig. 2 – uso típico do sistema
700
600
500
400
300
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
Alturas da Cadeia do Acervo (em Hz)
fig. 6 – comparação numérica de alturas, nota a nota
Uma maneira conveniente de entrar com a cadeia de notas a ser
procurada é a partir da reprodução sonora destas. O usuário pode
cantar, assobiar ou mesmo tocar um instrumento. A amostra de
áudio produzida passa por um processo de análise de freqüência,
utilizando técnicas como a transformação de Fourier, de forma a
obter as freqüências fundamentais de vibração (altura) de cada
nota.
Integrantes:
Pedro Rodrigues Nacione Pedruzzi, [email protected]
Ricardo André Redder Júnior, [email protected]
A extração de notas foi capaz de obter as alturas e durações das
notas de uma gravação de uma melodia assobiada.
Foi possível identificar músicas através de cadeias de entrada
contendo variações e imperfeições, graças à abordagem
adaptativa.
Professor Orientador:
Prof. Dr. João José Neto, [email protected]