Computational Models of Expressive Music Performance: A Comprehensive and Critical Review

Expressive performance is an indispensable part of music making. When playing a piece, expert performers shape various parameters (tempo, timing, dynamics, intonation, articulation, etc.) in ways that are not prescribed by the notated score, in this way producing an expressive rendition that brings out dramatic, affective, and emotional qualities that may engage and affect the listeners. Given the central importance of this skill for many kinds of music, expressive performance has become an important research topic for disciplines like musicology, music psychology, etc. This paper focuses on a specific thread of research: work on computational music performance models. Computational models are attempts at codifying hypotheses about expressive performance in terms of mathematical formulas or computer programs, so that they can be evaluated in systematic and quantitative ways. Such models can serve at least two purposes: they permit us to systematically study certain hypotheses regarding performance; and they can be used as tools to generate automated or semi-automated performances, in artistic or educational contexts. The present article presents an up-to-date overview of the state of the art in this domain. We explore recent trends in the field, such as a strong focus on data-driven (machine learning) approaches; a growing interest in interactive expressive systems, such as conductor simulators and automatic accompaniment systems; and an increased interest in exploring cognitively plausible features and models. We provide an in-depth discussion of several important design choices in such computer models, and discuss a crucial (and still largely unsolved) problem that is hindering systematic progress: the question of how to evaluate such models in scientifically and musically meaningful ways. From all this, we finally derive some research directions that should be pursued with priority, in order to advance the field and our understanding of expressive music performance

Perspectives and approaches to determine measures of similarity for musical performances using data analysis algorithms

La caracterización automática de obras musicales, e intérpretes de las mismas, es objeto de investigación en la actualidad. Debido principalmente a la importancia del tópico, pero también al auge tecnológico y la disposición de herramientas computacionales capaces de detectar voz y sonido. El reconocimiento automático de una composición, así como su intérprete y características relevantes desde el punto de vista musical, ha mantenido a una comunidad de investigadores en la búsqueda de medidas que permitan hacer comparaciones e inferir con precisión sobre las características de la composición y el intérprete; sin embargo, esta medida aún está por descubrirse, aunque se han generado diversas técnicas estadístico-computacionales que merecen ser evaluadas y quizás combinadas para fortalecer cualquier investigación en este tópico. Este trabajo, producto de una basta revisión bibliográfica, recoge las principales técnicas y herramientas que han sido utilizadas y propuestas por investigadores en las últimas dos décadas. El documento será de ayuda a los investigadores que decidan emprender estudios, evaluaciones e implementaciones de estas herramientas, así como también aquellos que deseen trabajar en el reconocimiento automático de obras musicales, sus características e intérpretes, o recuperación de información musical.The automatic characterization of a musical composition, and its interpretation, is a current line of research, due to its importance and the technological resources available and computational tools capable for detecting voice and sound. The recognition of an interpreter when listening a composition is simple for a human, but not as simple for machines, thus, this topic has kept a community of researchers in search of measures to compare and accurately recognize the composition characteristics and the interpreter. However, still a general measure has yet to be discovered, although various statistical-computational techniques have been generated and deserve to be evaluated and perhaps combined to strengthen any research on this topic. This work is the product of a comprehensive literature review that collects the main techniques and tools that have been used and proposed by researchers over the last two decades. The document will be of help to researchers who decide to undertake studies, evaluations and implementations of these tools, as well as those who wish to work on automatic recognition of interpreters and characteristics of musical compositions, or music information retrieval

Flamenco music information retrieval.

El flamenco, un género musical centrado en la improvisación y la espontaneidad, tiene su origen en el sur de España y atrae a una creciente comunidad de aficionados de países de todo el mundo. El aumento constante y la accesibilidad a colecciones digitales de flamenco, en archivos de música y plataformas online, exige el desarrollo de métodos de análisis y descripción computacionales con el fin de indexar y analizar el contenido musical de manera automática. Music Information Retrieval (MIR) es un área de investigación multidisciplinaria dedicada a la extracción automática de información musical desde grabaciones de audio y partituras. Sin embargo, la gran mayoría de las herramientas existentes se dirigen a la música clásica y la música popular occidental y, a menudo, no se generalizan bien a las tradiciones musicales no occidentales, particularmente cuando las suposiciones relacionadas con la teoría musical no son válidas para estos géneros. Por otro lado, las características y los conceptos musicales específicos de una tradición musical pueden implicar nuevos desafíos computacionales, para los cuales no existen métodos adecuados. Esta tesis enfoca estas limitaciones existentes en el área abordando varios desafíos computacionales que surgen en el contexto de la música flamenca. Con este fin, se realizan una serie de contribuciones en forma de algoritmos novedosos, evaluaciones comparativas y estudios basados en datos, dirigidos a varias dimensiones musicales y que abarcan varias subáreas de ingeniería, matemática computacional, estadística, optimización y musicología computacional. Una particularidad del género, que influye enormemente en el trabajo presentado en esta tesis, es la ausencia de partituras para el cante flamenco. En consecuencia, los métodos computacionales deben basarse únicamente en el análisis de grabaciones, o de transcripciones extraídas automáticamente, lo que genera una colección de nuevos problemas computacionales. Un aspecto clave del flamenco es la presencia de patrones melódicos recurrentes, que esán sujetos a variación y ornamentación durante su interpretación. Desde la perspectiva computacional, identificamos tres tareas relacionadas a esta característica que se abordan en esta tesis: la clasificación por melodía, la búsqueda de secuencias melódicas y la extracción de patrones melódicos. Además, nos acercamos a la tarea de la detección no supervisada de frases melódicas repetidas y exploramos el uso de métodos de deep learning para la identificación de cantaores en grabaciones de video y la segmentación estructural de grabaciones de audio. Finalmente, demostramos en un estudio de minería de datos, cómo una exploración de anotaciones extraídas de manera automática de un corpus amplio de grabaciones nos ayuda a descubrir correlaciones interesantes y asimilar conocimientos sobre este género mayormente indocumentado.Flamenco is a rich performance-oriented art music genre from Southern Spain, which attracts a growing community of aficionados around the globe. The constantly increasing number of digitally available flamenco recordings in music archives, video sharing platforms and online music services calls for the development of genre-specific description and analysis methods, capable of automatically indexing and examining these collections in a content-driven manner. Music Information Retrieval is a multi-disciplinary research area dedicated to the automatic extraction of musical information from audio recordings and scores. Most existing approaches were however developed in the context of popular or classical music and do often not generalise well to non-Western music traditions, in particular when the underlying music theoretical assumptions do not hold for these genres. The specific characteristics and concepts of a music tradition can furthermore imply newcomputational challenges, for which no suitable methods exist. This thesis addresses these current shortcomings of Music Information Retrieval by tackling several computational challenge which arise in the context of flamenco music. To this end, a number of contributions to the field are made in form of novel algorithms, comparative evaluations and data-driven studies, directed at various musical dimensions and encompassing several sub-areas of computer science, computational mathematics, statistics, optimisation and computational musicology. A particularity of flamenco, which immensely shapes the work presented in this thesis, is the absence of written scores. Consequently, computational approaches can solely rely on the direct analysis of raw audio recordings or automatically extracted transcriptions, and this restriction generates set of new computational challenges. A key aspect of flamenco is the presence of reoccurring melodic templates, which are subject to heavy variation during performance. From a computational perspective, we identify three tasks related to this characteristic - melody classification, melody retrieval and melodic template extraction - which are addressed in this thesis. We furthermore approach the task of detecting repeated sung phrases in an unsupervised manner and explore the use of deep learning methods for image-based singer identification in flamenco videos and structural segmentation of flamenco recordings. Finally, we demonstrate in a data-driven corpus study, how automatic annotations can be mined to discover interesting correlations and gain insights into a largely undocumented genre

Proceedings of the 7th Sound and Music Computing Conference

Proceedings of the SMC2010 - 7th Sound and Music Computing Conference, July 21st - July 24th 2010