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

Transcribing Multi-Instrument Polyphonic Music With Hierarchical Eigeninstruments

This paper presents a general probabilistic model for transcribing single-channel music recordings containing multiple polyphonic instrument sources. The system requires no prior knowledge of the instruments present in the mixture (other than the number), although it can benefit from information about instrument type if available. In contrast to many existing polyphonic transcription systems, our approach explicitly models the individual instruments and is thereby able to assign detected notes to their respective sources. We use training instruments to learn a set of linear manifolds in model parameter space which are then used during transcription to constrain the properties of models fit to the target mixture. This leads to a hierarchical mixture-of-subspaces design which makes it possible to supply the system with prior knowledge at different levels of abstraction. The proposed technique is evaluated on both recorded and synthesized mixtures containing two, three, four, and five instruments each. We compare our approach in terms of transcription with (i.e., detected pitches must be associated with the correct instrument) and without source-assignment to another multi-instrument transcription system as well as a baseline non-negative matrix factorization (NMF) algorithm. For two-instrument mixtures evaluated with source-assignment, we obtain average frame-level F-measures of up to 0.52 in the completely blind transcription setting (i.e., no prior knowledge of the instruments in the mixture) and up to 0.67 if we assume knowledge of the basic instrument types. For transcription without source assignment, these numbers rise to 0.76 and 0.83, respectively