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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.76.2012.tde-05032013-090334
Document
Author
Full name
Débora Cristina Corrêa
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2012
Supervisor
Committee
Costa, Luciano da Fontoura (President)
Koerich, Alessandro Lameiras
Novo Junior, José Eduardo Fornari
Saito, Jose Hiroki
Traina, Agma Juci Machado
Title in Portuguese
Inteligência artificial aplicada à análise de gêneros musicais
Keywords in Portuguese
Detecção de comunidades
Dígrafos
Gêneros musicais
Ritmo
Abstract in Portuguese
O crescimento constante dos dados musicais na Internet tem encorajado diversos pesquisadores a desenvolver ferramentas adequadas para a análise e a classificação destes dados. O objetivo principal de tais ferramentas é extrair a informação de forma compacta e representativa ao conteúdo dos bancos de dados. Dentro deste contexto, os gêneros musicais apresentam descrições importantes para o desenvolvimento destas ferramentas. Além dos mesmos serem usados frequentemente para organizar coleções musicais e refletirem a interação ente culturas, resumem características (padrões) comuns entre as peças musicais. Em face ao exposto, a principal motivação deste projeto de pesquisa é propor uma maneira original, e de baixo esforço computacional, para representar os gêneros musicais e investigar a contribuição desta representação em aplicações e estudos que estão inseridos no contexto de pesquisas que envolvem a recuperação da informação musical. A representação proposta refere-se aos padrões rítmicos das músicas, uma vez que o ritmo configura um aspecto musical significante na discriminação dos gêneros. Os padrões rítmicos são estabelecidos pela dependência temporal das notas musicais presentes na percussão, de forma que cada música é representada por um vetor de probabilidades condicionais entre pares e trios de notas computadas pelo uso de cadeias de Markov de primeira e segunda ordem. Os padrões rítmicos de diversos gêneros são explorados em aplicações como: classificação, síntese musical, recomendação musical, humor/emoção em música, e análise de aspectos evolutivos. Constatou-se que estes, como estabelecidos neste estudo, são sensíveis à discriminação dos gêneros, evidenciando sequências de notas que são comuns aos mesmos, e sequências que são distintas e características de cada um. Uma segunda motivação deste projeto é o uso de medidas topológicas de redes e dígrafos de músicas para a análise dos dados. Comunidades obtidas nestas redes proporcionaram a definição de uma abordagem não supervisionada, a qual apresentou taxas de desempenho superiores ao agrupamento hierárquico. A determinação das características rítmicas de cada música motivou o desenvolvimento de estratégias para a composição automática e para a geração de listas de reprodução, assim como para a averiguação da relação destes padrões com aspectos emotivos. Por fim, uma análise estatística da evolução do ritmo de diferentes gêneros é desempenhada, na qual verificou-se a presença de mecanismos de inovação e recuperação. Estes mecanismos parecem ser consequência da competição entre fatores que favorecem a inovação de material musical, e fatores que a previnem, como, por exemplo, a obediência às regras de composição que mantém as características fundamentais de cada gênero.
Title in English
Artificial intelligence applied to musical genres analysis
Keywords in English
Community detection
Digraphs
Musical genres
Rhythm
Abstract in English
Musical databases have increased in number and size continuously, paving the way to large amounts of online music data, including discographies, biographies and lyrics. The constant growth of data on the Internet has attracted musical research for developing tools to analyze and classify music data. The main objective of such tools is to extract reliable information to adequately represent and compact music content in databases. In this context, musical genres are particularly interesting descriptors, since they have being used for years to organize music collections, reflect interaction between cultures and summarize common features (or patterns) between musical pieces. The main motivation of this study is to propose a original and low cost framework to represent musical genres, as well as investigate the contribution of this representation in applications and studies that are placed in the context of music information retrieval researches. The representation of music content is referred to the rhythmic patterns, since rhythm configures a significant aspect in the discrimination of musical genres. The rhythmic patterns are determined by the temporal dependency of the musical notes present in the percussion, so that each song is represented by a vector of conditional probabilities between pairs and triples of notes, computed by the use of first and second order Markov chains. The rhythm patterns from distinct genres are investigated in applications such as: classification, music synthesis, music recommendation, mood/emotion in music, and analysis of evolutionary aspects. The main finding is that the rhythmic patterns as established in this study are sensitive to the genre discrimination, suggesting that there are sequences of notes common to all genres, and sequences that are distinct and characteristics of each one. A second motivation for this study is the use of topological measures of music networks and music digraphs for the data analysis. Communities obtained from these networks contributed to the definition of an unsupervised approach that provided performance rates superior to the hierarchical clustering. The rhythmic patterns also motivated the development of strategies for automatic composition, for the generation of playlists, and the analysis of the relationship between these patterns and emotional aspects. Finally, a statistical analysis of the rhythm evolution is performed, in which the principal finding is the presence of innovation and retrieval mechanisms for all genres. These mechanisms seems to be the result of the competition between factors that promote the innovation, and factors that prevent it, as, for example, the obedience to composition rules that retains the fundamental characteristics of each genre.
 
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Publishing Date
2013-03-06
 
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