Resynthesis of Acoustic Scenes Combining Sound Source Separation and WaveField Synthesis Techniques

[ES] La Separacón de Fuentes ha sido un tema de intensa investigación en muchas aplicaciones de tratamiento de señaal, cubriendo desde el procesado de voz al análisis de im'agenes biomédicas. Aplicando estas técnicas a los sistemas de reproducci'on espacial de audio, se puede solucionar una limitaci ón importante en la resíntesis de escenas sonoras 3D: la necesidad de disponer de las se ñales individuales correspondientes a cada fuente. El sistema Wave-field Synthesis (WFS) puede sintetizar un campo acústico mediante arrays de altavoces, posicionando varias fuentes en el espacio. Sin embargo, conseguir las señales de cada fuente de forma independiente es normalmente un problema. En este trabajo se propone la utilización de distintas técnicas de separaci'on de fuentes sonoras para obtener distintas pistas a partir de grabaciones mono o estéreo. Varios métodos de separación han sido implementados y comprobados, siendo uno de ellos desarrollado por el autor. Aunque los algoritmos existentes están lejos de conseguir una alta calidad, se han realizado tests subjetivos que demuestran cómo no es necesario obtener una separación óptima para conseguir resultados aceptables en la reproducción de escenas 3D[EN] Source Separation has been a subject of intense research in many signal processing applications, ranging from speech processing to medical image analysis. Applied to spatial audio systems, it can be used to overcome one fundamental limitation in 3D scene resynthesis: the need of having the independent signals for each source available. Wave-field Synthesis is a spatial sound reproduction system that can synthesize an acoustic field by means of loudspeaker arrays and it is also capable of positioning several sources in space. However, the individual signals corresponding to these sources must be available and this is often a difficult problem. In this work, we propose to use Sound Source Separation techniques in order to obtain different tracks from stereo and mono mixtures. Some separation methods have been implemented and tested, having been one of them developed by the author. Although existing algorithms are far from getting hi-fi quality, subjective tests show how it is not necessary an optimum separation for getting acceptable results in 3D scene reproductionCobos Serrano, M. (2007). Resynthesis of Acoustic Scenes Combining Sound Source Separation and WaveField Synthesis Techniques. http://hdl.handle.net/10251/12515Archivo delegad

Time-Frequency Filter Bank: A Simple Approach for Audio and Music Separation

© 2017 IEEE. Blind Source Separation techniques are widely used in the field of wireless communication for a very long time to extract signals of interest from a set of multiple signals without training data. In this paper, we investigate the problem of separation of the human voice from a mixture of human voice and sounds from different musical instruments. The human voice may be a singing voice in a song or may be a part of some news, broadcast by a channel with background music. This paper proposes a generalized Short Time Fourier Transform (STFT)-based technique, combined with filter bank to extract vocals from background music. The main purpose is to design a filter bank and to eliminate background aliasing errors with best reconstruction conditions, having approximated scaling factors. Stereo signals in time-frequency domain are used in experiments. The input stereo signals are processed in the form of frames and passed through the proposed STFT-based technique. The output of the STFT-based technique is passed through the filter bank to minimize the background aliasing errors. For reconstruction, first an inverse STFT is applied and then the signals are reconstructed by the OverLap-Add method to get the final output, containing vocals only. The experiments show that the proposed approach performs better than the other state-of-the-art approaches, in terms of Signal-to-Interference Ratio (SIR) and Signal-to-Distortion Ratio (SDR), respectively

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