融合声源分离及反复结构模型的音乐分离方法

发布时间：2021-09-08 18:06

　　针对现有的单一音乐分离算法难以分离背景音乐和歌声的问题,提出一种融合声源分离及反复结构模型的音乐分离方法。该方法首先通过迭代的方式分离出音乐的谐波声源和冲击声源,再引入节奏谱分析不同声源的能量谱矩阵,对其建立反复周期结构模型,最后保留谐波源的反复周期成分,去除冲击源的反复周期成分,得到分离后的背景音乐和歌声。针对MIR-1K数据库,对1000首音乐片段的分离实验表明,与现有分离方法对比,本文方法在分离背景音乐和歌声时均表现出优异的性能。 

【文章来源】：声学学报. 2020,45(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

图７随机１０首音乐片段分离性能指标对比图??

??度依赖样本，建立词典的过程较复杂，运算最大且易??过度分离。本文方法首先通过迭代运算分离音乐的??谐波声源和冲击声源，再利用节拍信总对不同声源??的能董矩阵建立反复结构模型，最后保留谐波源的??反复结构成分ｆ去除冲击源的反复结构成分，从而得??到分离后的背景音乐和歌声．该方法既汲取了声源??分离算法在提取稀疏性歌声时的优势，又融合了反??复结构模型在对背景音乐建模时的优势，对比单一４??的分离算法，在分离同一段音乐时，融合算法能够更??好地分离出背景音乐和歌声。??图如图１所示．４??图１中可以清晰地看到垂直和水平的结构，谐??波分最通常具有稳定的音高，在语谱图上形成具有??平滑时间包络的平行脊，而冲击源分量的能景集中??在短时间内，形成具有宽频包络的垂直脊，利用各向??异性，将原始功率谱分解为谐波分量和??冲击源分最谐波声源和冲击声源Ｐ／ｍ满??足如下代价函数，??ｐ）?＝?＾?Ｅ?（丑丄－讯４２?十??Ｈ?Ｕ?Ａ??＇?…?．?ＣＤ??＿?Ｐｈ，ｉ）２，??Ｐ?ｈ，ｉ??其中Ｃ７Ｈ和ＣＴｐ分别为谐波声源和冲击声源的平滑??度因子，Ｈ／Ｍ－１和私，Ｈ分别表示第ｉ－１帧的谐波??声源和冲击声源，＿?Ｈ／Ｍ）和（Ｐ／Ｍ－１?＿乃Ｍ）??分别表示谐波声源和冲击声源前一帧和当前帧的差??值，上式的约束条件为：??Ｈｈ，ｉ?＋?Ｐｈ，ｉ?＝?Ｗｈ，ｉ，?（２）??Ｈｈ＾?＾?０，?Ｐｈ＾?＾?０．?（３）??８０００??７０００??６０００??货?５０００??Ｓ?４０００??＾?３０００??２０００??１０００??０??０．５?１．０?１．５?２．０?２．５?３．０?３．５?

张天等：融合声源分离及．Ｒ复结构模型的音乐分离方法??７０９??｛（巧—ｌ，．ｉ?＿?十（Ｐｆｒ．ｆｉ?—?％，ｉ）２｝．，??需满足：??Ｊ（Ｈ，Ｐ）＾Ｑ（Ｈ，Ｐ，Ｕ，Ｖ），?（１１）??１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００?ＢＯＯ??＿酸菌（ｍｓ）??＿?一段音隹雜??图３中峰值周期代表背景咅乐的反复周期??可以根据节奏谱的周期性建立背景咅乐的反复周期??模型。??２融合声源分离及反复结构模型的音??乐分离方法??２．１辅助函数设计??由ｒ－代价函数式⑴对ｔ－所有变量都足二次型??的，所以它足单模并且有一个全局最小值，可以通过??求解ａ／／ａｆｆｆｔ）ｉ＝ｏ和ａｊ／ｓｉ＾?＝?ｏ直接得到，但足??在计棼过程中会产生大量的和巧，ｉ的联：立方??程。为了避免这种情况，本文采用一种辅劢函数的方??法，通过迭代过程来求解。??为了构建辅劭函数，由矩阵理论可知，当乂和??为实数矩阵时，有：??（４?－?Ｂ）２＜２．（Ａ?－?Ｘ）２?十?２（Ｂ?－?ＪＴ）??当Ｘ?＝?十丑）／２时，有：??（６）??Ｊ（Ｈ，?Ｐ）?＝?ｍｍＱ｛Ｈ，?Ｐ，?Ｕ，?Ｖ）．?（１２）??ｔ／＂，Ｖ＂??迭代更新公式为：??｛Ｕ（ｋ＋１＼?＝?Ｃ／，?Ｆ），?（１３）??Ｃ／，Ｖ＂??｛Ｈｉｋ＋１）Ｐ（ｋ＋１）｝＝ｍｉｎＱ（Ｈ，Ｐ，Ｕｉｋ＋１＼Ｖｉｋ＋１）），?（Ｈ）??Ｈ，Ｐ??其中ｊ单调递减，ｆｃ．長遊代次数，ｃ／?＿?＿ｖ分别表示??和的集合。??首先，推导出在约束条件式⑵下，满足式（１４）??的ＩｆＰ＋Ｗ和ＰＰ＋Ａ引入拉格朗Ｈ乘子Ａｙ，得到：??Ｑ（Ｈ，?Ｐ）?＝?Ｑ｛Ｈ，?Ｐ，?Ｆ：＜ＷＳ＞

【参考文献】：
期刊论文
[1]结合HPSS的非负矩阵音乐分离方法[J]. 熊梅,张天骐,张婷,杨凯.  计算机工程与设计. 2018(04)
[2]多反复结构模型的精确音乐分离方法[J]. 张天骐,徐昕,吴旺军,刘瑜.  声学学报. 2016(01)
[3]基于听觉模型与自适应分数阶Fourier变换的声学特征在语音识别中的应用[J]. 尹辉,谢湘,匡镜明.  声学学报. 2012(01)



本文编号：3391245