INSTRUMENTATION-BASED MUSIC SIMILARITY USING SPARSE REPRESENTATIONS

© 2012 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works

Audio source separation for music in low-latency and high-latency scenarios

Aquesta tesi proposa mètodes per tractar les limitacions de les tècniques existents de separació de fonts musicals en condicions de baixa i alta latència. En primer lloc, ens centrem en els mètodes amb un baix cost computacional i baixa latència. Proposem l'ús de la regularització de Tikhonov com a mètode de descomposició de l'espectre en el context de baixa latència. El comparem amb les tècniques existents en tasques d'estimació i seguiment dels tons, que són passos crucials en molts mètodes de separació. A continuació utilitzem i avaluem el mètode de descomposició de l'espectre en tasques de separació de veu cantada, baix i percussió. En segon lloc, proposem diversos mètodes d'alta latència que milloren la separació de la veu cantada, gràcies al modelatge de components específics, com la respiració i les consonants. Finalment, explorem l'ús de correlacions temporals i anotacions manuals per millorar la separació dels instruments de percussió i dels senyals musicals polifònics complexes.Esta tesis propone métodos para tratar las limitaciones de las técnicas existentes de separación de fuentes musicales en condiciones de baja y alta latencia. En primer lugar, nos centramos en los métodos con un bajo coste computacional y baja latencia. Proponemos el uso de la regularización de Tikhonov como método de descomposición del espectro en el contexto de baja latencia. Lo comparamos con las técnicas existentes en tareas de estimación y seguimiento de los tonos, que son pasos cruciales en muchos métodos de separación. A continuación utilizamos y evaluamos el método de descomposición del espectro en tareas de separación de voz cantada, bajo y percusión. En segundo lugar, proponemos varios métodos de alta latencia que mejoran la separación de la voz cantada, gracias al modelado de componentes que a menudo no se toman en cuenta, como la respiración y las consonantes. Finalmente, exploramos el uso de correlaciones temporales y anotaciones manuales para mejorar la separación de los instrumentos de percusión y señales musicales polifónicas complejas.This thesis proposes specific methods to address the limitations of current music source separation methods in low-latency and high-latency scenarios. First, we focus on methods with low computational cost and low latency. We propose the use of Tikhonov regularization as a method for spectrum decomposition in the low-latency context. We compare it to existing techniques in pitch estimation and tracking tasks, crucial steps in many separation methods. We then use the proposed spectrum decomposition method in low-latency separation tasks targeting singing voice, bass and drums. Second, we propose several high-latency methods that improve the separation of singing voice by modeling components that are often not accounted for, such as breathiness and consonants. Finally, we explore using temporal correlations and human annotations to enhance the separation of drums and complex polyphonic music signals

Evolving Multi-Resolution Pooling CNN for Monaural Singing Voice Separation

Monaural Singing Voice Separation (MSVS) is a challenging task and has been studied for decades. Deep neural networks (DNNs) are the current state-of-the-art methods for MSVS. However, the existing DNNs are often designed manually, which is time-consuming and error-prone. In addition, the network architectures are usually pre-defined, and not adapted to the training data. To address these issues, we introduce a Neural Architecture Search (NAS) method to the structure design of DNNs for MSVS. Specifically, we propose a new multi-resolution Convolutional Neural Network (CNN) framework for MSVS namely Multi-Resolution Pooling CNN (MRP-CNN), which uses various-size pooling operators to extract multi-resolution features. Based on the NAS, we then develop an evolving framework namely Evolving MRP-CNN (E-MRP-CNN), by automatically searching the effective MRP-CNN structures using genetic algorithms, optimized in terms of a single-objective considering only separation performance, or multi-objective considering both the separation performance and the model complexity. The multi-objective E-MRP-CNN gives a set of Pareto-optimal solutions, each providing a trade-off between separation performance and model complexity. Quantitative and qualitative evaluations on the MIR-1K and DSD100 datasets are used to demonstrate the advantages of the proposed framework over several recent baselines