Grundsätzliche Funktionsweise von Musikerkennungssoftware

[Tonic1024]

Ist im Prinzip was ich meinte, nur von der Anderen Seite aufgezogen...

Ob FFT nun die richtige Methode ist (vermutlich ja) vermag ich nicht zu sagen. Ich bin da nicht soooo firm wie du anscheinend, Hagen. Aber auf jeden Fall die Richtige Richtung. Denn ansich macht sie nichts weiter als die Werte, wie ich versucht habe es zu umschreiben, relativ eindeutig zu analysieren (bewerten ist wohl eher das richtige Wort).

Problematisch sehe ich noch den Einstiegspunkt der "Zeitscheiben". Dieser darf ansich nicht rein zufällig erfolgen um Varianzen durch das clipping (weglaufen der Tonspur und damit verschiebung der Hüllkurve) zu vermeiden. Ist natürlich auch davon abhängig wie lang so eine Zeitscheibe ist. Dafür bietet sich ansich der Takt als Segmentstartindikator (schönes Wort ) an.

Meine Befürchtung ist nur, dass sich die Fingerabdrücke duch das viele normalisieren viel zu sehr ähneln. Es ist nun müßig auszurechnen wieviele Kombinationsmöglichkeiten es geben mag weil sicherlich das was Menschen als "angenehme Musik" empfinden doch alles in eine bestimmte Richtung geht. Will sagen: Startender Düsenjäger gehört nicht dazu. und wenn man das wieder und wieder normalisiert doch immer was ähnliches rauskommen kann. Ausserdem wird von 2-4k pro Minute gesprochen und ich immernoch davon ausgehe, dass längere "Zeitscheiben" verlässlichere Werte ergeben - wie auch immer sich die berechnen.

@Robert: Ich glaube garnichtmal, dass man da viel komprimieren muss, dass es etwas bringt viel wegzulassen. schliesslich geht es ja nicht mehr um audiodaten sondern um die Geometrie des Stückes, wenn man es so sagen kann.

[negaH]

Zitat:

Problematisch sehe ich noch den Einstiegspunkt der "Zeitscheiben". Dieser darf ansich nicht rein zufällig erfolgen um Varianzen durch das clipping (weglaufen der Tonspur und damit verschiebung der Hüllkurve) zu vermeiden. Ist natürlich auch davon abhängig wie lang so eine Zeitscheibe ist. Dafür bietet sich ansich der Takt als Segmentstartindikator (schönes Wort ) an.

Das dürfte sich bei größeren Zeitscheiben, zb. 3 Sekunden, wieder relativieren, eben auch auf grund der Eigenschaften der FFT selber. Desweiteren würde man zwar eine zb. 1024 Spektren FFT anwenden, aber nur sehr markante Einzelbänder dieser Spektren benutzen. Zb. geht man von 22KHz Samples aus, so ergibt das bei 1024 Punkte FFT's pro Frequenzband ca. 21 Hz. Statt nun 1024 "Frequenzspuren" zu benutzen würde man sich auf die Bänder 1000Hz bis 3000Hz als 1 Band festlegen, somit also den menschlichen Sprachbereich selektieren. Dann noch die Spektren in den Bereichen 50Hz-100Hz, 100Hz-1Khz und die oberen Frequenzen 10Khz usw. zusammenfassen. Statt also 16 gleichverteilte Frequenzspektren, erzeugt mit einer 16 Punkte FFT, zu benutzen, werden ganz spezielle Spektren einer 1024 Punkte FFT ausgewählt. Die große Frage dabei ist nur welche Frequenzbereiche am eindeutigsten einen Durchschnittssound markieren.

Die anschließenden DFT's über die so erzeugten Frequenzspuren dürfen natürlich nicht so bearbeitet werden.

Zitat:

Meine Befürchtung ist nur, dass sich die Fingerabdrücke duch das viele normalisieren viel zu sehr ähneln.

Naja, Ähnlichkeit ist ja im Grunde auch ein Ziel der Übung. Nachdem man ähnliche Songs gefunden hat kann man ja nochmals mit höherer Auflösung einen Vergleich starten. In der DB werden ja nicht nur der Fingerabdruck und der Interpret/Name gespeichert sondern auch das Musikstück.

Gruß Hagen

[Tonic1024]

Hm... hört sich ansich plausibel an, aber sollte nicht ein Fingerabdruck weitgehend eindeutig sein?

[Robert Marquardt]

Ich waere ueberrascht wenn ein Fingerabdruck fuer ein gesamtes Musikstueck mehr als 4K braucht um eindeutig zu sein.
CDs werden ja auch recht eindeutig anhand der Anzahl und Laufzeiten der Stuecke erkannt.

[Newbie44]

Die Fingerabdrücke sind Zahlen, die den durchschnitt eines Musikstückes darstellen, diesen kann man z. B. mit Adobe Audition berrechnen (habens sie sogar mal bei Quarks und Co gebracht) dann bekommt man eine reihe von zahlen, das sieht dann ungefähr so aus

Code:

Freq   Links   Rechts
0   -45.367710113   -45.382789612
43.066   -49.53125   -49.515586853
86.132   -48.756378174   -48.600914001
129.199   -52.390762329   -52.252807617
172.265   -53.316223144   -61.125839233
215.332   -49.260944366   -52.111953735
258.398   -29.846035004   -29.505310059
301.464   -16.182006836   -15.843066215
344.531   -10.300312996   -9.990633965
387.597   -10.90466404   -10.607632637
430.664   -18.369026184   -18.138969421
473.73   -35.129356384   -35.215774536
516.796   -26.909362793   -26.637435913
559.863   -28.266746521   -28.15089035
602.929   -36.720916748   -36.662254333
645.996   -53.090690613   -53.074508667
689.062   -66.393470764   -62.771102905
732.128   -66.902481079   -61.925476074
775.195   -62.284614563   -76.257148743
818.261   -58.671775818   -64.306236267
861.328   -58.038032532   -60.516601562
904.394   -53.934570312   -54.867149353
947.46   -54.433746338   -55.226387024
990.527   -65.507019043   -64.75642395
1033.593   -54.353187561   -54.397796631
1076.66   -60.693237305   -60.256950378
1119.726   -59.107658386   -57.4845047
1162.792   -59.166503906   -58.460571289
1205.859   -56.245857239   -58.612640381
1248.925   -51.102878571   -56.23513031
1291.992   -59.970863342   -58.44152832
1335.058   -37.085189819   -36.986106873
1378.125   -28.774829864   -29.246253967
1421.191   -28.134849548   -28.911502838
1464.257   -30.644416809   -33.484077454
1507.324   -30.343986511   -32.507392883
1550.39   -35.81477356   -37.996547699
1593.457   -48.822834015   -54.14024353
1636.523   -63.409927368   -69.808036804
1679.589   -62.03767395   -62.320709228
1722.656   -64.961967468   -65.199630737
1765.722   -67.673309326   -67.491195679
1808.789   -63.511634827   -63.594100952
1851.855   -60.83506012   -60.811676025
1894.921   -60.700408936   -60.686592102
1937.988   -64.695472717   -64.807800293
1981.054   -69.225509644   -69.610267639
2024.121   -66.812606811   -66.055976868
2067.187   -56.818504333   -56.24344635
2110.253   -55.950920105   -55.417312622
2153.32   -61.977470398   -61.541847229
2196.386   -71.677352905   -72.558654785
2239.453   -71.142250061   -71.695053101
2282.519   -71.739547729   -71.973876953
2325.585   -86.741279602   -82.66734314
2368.652   -69.830604553   -64.477630615
2411.718   -66.155227661   -60.426361084
2454.785   -69.756141663   -62.214424133
2497.851   -69.666000366   -66.411361694
2540.917   -65.145645142   -64.938728332
2583.984   -64.702201843   -64.713180542
2627.05   -66.785377502   -66.7684021
2670.117   -70.943481445   -70.912788391
2713.183   -78.707946777   -78.723632812
2756.25   -78.939048767   -78.879425049
2799.316   -73.422195435   -73.385856628
2842.382   -73.375015259   -73.373252869
2885.449   -77.999595642   -78.061790466
2928.515   -79.623558044   -79.717712402
2971.582   -66.285133362   -66.300354004
3014.648   -57.457023621   -57.45803833
3057.714   -55.759674072   -55.761528015
3100.781   -59.561653137   -59.619697571
3143.847   -62.63570404   -63.205856323
3186.914   -61.90612793   -62.717941284
3229.98   -63.028068542   -62.651023865
3273.046   -61.893280029   -60.472129822
3316.113   -43.66411972   -43.312793732
3359.179   -32.61699295   -32.363742828
3402.246   -29.726577759   -29.458454132
3445.312   -33.925662994   -33.539745331
3488.378   -46.229251862   -45.373516083
3531.445   -63.0597229   -63.736488342
3574.511   -55.955841064   -56.037628174
3617.578   -56.004066467   -55.997413635
3660.644   -59.75983429   -59.782798767
3703.71   -58.939918518   -58.943939209
3746.777   -57.463844299   -57.460357666
3789.843   -62.311203003   -62.304107666
3832.91   -82.209709167   -82.233673096
3875.976   -77.266296387   -77.374908447
3919.042   -77.151901245   -77.321128845
3962.109   -75.86201477   -75.942298889
4005.175   -76.249061584   -76.27041626
4048.242   -80.089347839   -80.238342285
4091.308   -80.057403564   -79.938087463
4134.375   -81.737434387   -81.275543213
4177.441   -79.968688965   -81.028450012
4220.507   -77.768661499   -80.391540527
4263.574   -77.780250549   -81.999137878
4306.64   -78.828964233   -88.034751892
4349.707   -79.503364563   -82.003967285
4392.773   -79.194030762   -79.861022949
4435.839   -75.216896057   -75.739776611
4478.906   -70.835372925   -69.770576477
4521.972   -62.856079102   -62.27444458
4565.039   -57.507873535   -57.197486877
4608.105   -58.082267761   -57.93850708
4651.171   -66.31526947   -66.225784302
4694.238   -81.565681457   -73.057945251
4737.304   -78.244102478   -70.922355652
4780.371   -79.607055664   -71.932357788
4823.437   -76.290222168   -72.259925842
4866.503   -71.709190369   -71.050888061
4909.57   -70.605003357   -69.938026428
4952.636   -72.240562439   -70.201934814
4995.703   -73.922821045   -70.186302185
5038.769   -69.487045288   -68.462112427
5081.835   -69.760795593   -70.388458252
5124.902   -74.141059875   -78.91280365
5167.968   -75.272033691   -77.335571289
5211.035   -68.876205444   -71.152183533
5254.101   -82.48840332   -80.850631714
5297.167   -53.605911255   -53.700561523
5340.234   -43.8621521   -43.889072418
5383.3   -41.939090729   -41.958633423
5426.367   -46.983345032   -47.02954483
5469.433   -59.126411438   -59.262207031
5512.5   -71.617469788   -74.18837738
5555.566   -86.556694031   -75.217086792
5598.632   -74.96207428   -70.490692139
5641.699   -72.228614807   -72.230125427
5684.765   -71.874938965   -74.220993042
5727.832   -71.390480041   -72.972946167
5770.898   -72.585960388   -74.130966186
5813.964   -75.680633545   -78.461196899
5857.031   -80.582946777   -79.977165222
5900.097   -85.189651489   -84.970146179
5943.164   -80.468643188   -97.744270325
5986.23   -78.320205688   -114.863708496
6029.296   -80.108551025   -106.692268372
6072.363   -84.887001038   -90.886634827
6115.429   -85.305229187   -79.863899231
6158.496   -81.946365356   -75.118247986
6201.562   -78.007209778   -73.19367981
6244.628   -75.892379761   -73.243606567
6287.695   -75.930099487   -75.068443298
6330.761   -78.918006897   -78.810928345
6373.828   -85.785354614   -86.08405304
6416.894   -96.306900024   -97.685874939
6459.96   -93.408058166   -93.735389709
6503.027   -85.115020752   -85.143600464
6546.093   -78.355781555   -78.387443542
6589.16   -69.765556335   -69.771118164
6632.226   -63.931396484   -63.919265747
6675.292   -63.105545044   -63.081138611
6718.359   -68.009582519   -67.971832275
6761.425   -76.76285553   -76.759757996
6804.492   -79.431343079   -79.477996826
6847.558   -83.390289307   -83.395004272
6890.625   -93.432731628   -93.436920166
6933.691   -92.133499145   -92.880256653
6976.757   -82.069267273   -82.261901855
7019.824   -76.922088623   -77.014007568
7062.89   -67.271530151   -67.277305603
7105.957   -58.951301575   -58.94960022
7149.023   -57.470359802   -57.468307495
7192.089   -62.665092468   -62.665306091
7235.156   -75.365844727   -75.402786255
7278.222   -89.486083984   -89.209442139
7321.289   -82.011924744   -81.899406433
7364.355   -84.103424072   -83.947669983
7407.421   -80.864646912   -80.846855164
7450.488   -74.662025452   -74.701034546
7493.554   -68.919166565   -68.937744141
7536.621   -65.905151367   -65.914215088
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15719.238   -124.574111938   -124.986663818
15762.304   -127.380325317   -119.787017822
15805.371   -122.925827026   -126.570114136
15848.437   -119.097122192   -128.593002319
15891.503   -117.266143799   -129.048339844
15934.57   -117.037826538   -122.524169922
15977.636   -118.369003296   -126.125183105
16020.703   -121.117004394   -122.146896362
16063.769   -119.435058594   -122.263702393
16106.835   -120.518096924   -126.861083984
16149.902   -118.50263977   -123.023681641
16192.968   -116.024848938   -120.694198608
16236.035   -118.093399048   -136.540130615
16279.101   -125.569213867   -126.76184082
16322.167   -120.796936035   -122.025146484
16365.234   -121.970428467   -116.809005737
16408.3   -125.854446411   -122.278930664
16451.367   -118.929199219   -123.115463257
16494.433   -120.059127808   -116.945785522
16537.5   -126.659072876   -118.578414917
16580.566   -126.572296143   -122.490402222
16623.632   -131.491073608   -121.911499023
16666.699   -128.482376099   -120.069641113
16709.765   -127.25289917   -121.037780762
16752.832   -129.565628052   -120.344604492
16795.898   -114.820838928   -118.316925049
16838.964   -94.720863342   -95.182418823
16882.031   -84.208221436   -84.343452454
16925.097   -79.84866333   -79.943359375
16968.164   -80.723197937   -80.805030823
17011.23   -86.995071411   -87.045448303
17054.296   -100.035720825   -100.250160217
17097.363   -125.147827148   -135.190124512
17140.429   -128.668945312   -122.172103882
17183.496   -127.681213379   -122.07043457
17226.562   -128.33706665   -120.166366577
17269.628   -124.850036621   -120.351882935
17312.695   -122.100219727   -128.481964111
17355.761   -122.031814575   -128.921356201
17398.828   -123.499023437   -126.909896851
17441.894   -137.318695068   -127.862609863
17484.96   -123.438980103   -120.283462524
17528.027   -119.527862549   -119.016571045
17571.093   -122.342727661   -127.197174072
17614.16   -124.872970581   -126.715408325
17657.226   -127.072784424   -118.843582153
17700.292   -126.028030395   -117.705291748
17743.359   -122.740875244   -121.755584717
17786.425   -122.636413574   -125.954711914
17829.492   -129.439315796   -125.688018799
17872.558   -132.932037353   -123.287994385
17915.625   -127.742248535   -119.589065552
17958.691   -133.899841309   -119.868621826
18001.757   -131.17590332   -121.441955566
18044.824   -130.619445801   -128.798019409
18087.89   -125.121963501   -129.788482666
18130.957   -123.846969604   -124.933364868
18174.023   -126.332717895   -120.950408936
18217.089   -125.474487305   -116.27583313
18260.156   -125.147079468   -115.251327515
18303.222   -126.280548096   -118.936416626
18346.289   -123.305984497   -123.884857178
18389.355   -120.549682617   -124.461334228
18432.421   -121.671524048   -123.24597168
18475.488   -121.731063843   -120.569274902
18518.554   -120.777923584   -123.025970459
18561.621   -121.214111328   -127.020629883
18604.687   -122.479003906   -126.078872681
18647.753   -121.738464355   -131.139846802
18690.82   -125.335357666   -124.903991699
18733.886   -132.244720459   -119.753417969
18776.953   -124.724945068   -118.003250122
18820.019   -128.742675781   -121.238800049
18863.085   -119.817504883   -130.953125
18906.152   -115.954902649   -130.91708374
18949.218   -115.285881042   -130.758972168
18992.285   -115.163513184   -131.043563843
19035.351   -117.680007935   -131.008514404
19078.417   -121.557373047   -131.511825561
19121.484   -125.130172729   -128.848007202
19164.55   -139.820785522   -126.311569214
19207.617   -123.212677002   -127.569992065
19250.683   -127.782867432   -144.391845703
19293.75   -140.920455933   -121.253967285
19336.816   -131.871032715   -116.636749268
19379.882   -122.606506348   -114.972877502
19422.949   -120.063827515   -114.985855103
19466.015   -121.39982605   -116.428665161
19509.082   -137.249755859   -119.16506958
19552.148   -125.47428894   -121.632980347
19595.214   -119.623596191   -123.288284302
19638.281   -115.888504028   -121.055389404
19681.347   -115.403358459   -121.66053772
19724.414   -120.339584351   -125.260116577
19767.48   -132.114700317   -122.402450561
19810.546   -120.039733887   -120.398696899
19853.613   -117.142593384   -122.910232544
19896.679   -120.595687866   -130.665542603
19939.746   -136.066162109   -132.382003784
19982.812   -128.220031738   -127.25352478
20025.878   -124.256484985   -121.460891724
20068.945   -122.753219604   -121.486755371
20112.011   -121.841339111   -127.413650513
20155.078   -123.122894287   -144.203475952
20198.144   -126.293075561   -145.238815308
20241.21   -119.860702515   -130.514526367
20284.277   -115.929214478   -124.840988159
20327.343   -120.918823242   -125.538299561
20370.41   -134.012329102   -126.787628174
20413.476   -122.214370728   -130.120559692
20456.542   -119.938232422   -132.403900146
20499.609   -119.734375   -126.631362915
20542.675   -121.755950928   -120.908401489
20585.742   -120.386245728   -120.111572266
20628.808   -119.90071106   -120.798248291
20671.875   -123.187652588   -121.265274048
20714.941   -135.575881958   -125.038253784
20758.007   -136.714950561   -128.216903686
20801.074   -129.941574097   -127.349334717
20844.14   -126.149703979   -129.505737305
20887.207   -125.193450928   -134.27885437
20930.273   -122.493667603   -127.614151001
20973.339   -124.135269165   -121.321075439
21016.406   -126.383514404   -115.232543945
21059.472   -114.963142395   -112.50617981
21102.539   -113.402252197   -114.176811218
21145.605   -115.03603363   -119.578475952
21188.671   -117.269226074   -130.027740478
21231.738   -118.420837402   -137.111877441
21274.804   -116.896362305   -130.854476929
21317.871   -117.747802734   -125.016952515
21360.937   -121.62588501   -119.638275146
21404.003   -121.798141479   -117.094955444
21447.07   -122.067077637   -116.424194336
21490.136   -122.584259033   -118.070968628
21533.203   -126.677947998   -121.153793335
21576.269   -130.765884399   -127.492401123
21619.335   -123.035614014   -138.144836426
21662.402   -118.71546936   -128.189926147
21705.468   -117.428634644   -123.538375854
21748.535   -117.256759644   -124.114639282
21791.601   -119.95576477   -123.707595825
21834.667   -124.77973938   -122.355880737
21877.734   -124.027404785   -124.326019287
21920.8   -121.870376587   -125.507904053
21963.867   -122.23538208   -127.923110962
22006.933   -125.824264526   -134.673980713

Der durchschnittsert jeder Frequenz ist dort zusehen, nun werden nur bestimmte Stellen untersucht ob diese ähneln.

Das ist eigentlich der ganze trick dabei, und MD5 summen kommen dafür nicht in Frage man muss das anhand von Freqeunzen berrechnen.

Bei Quarks und co. wurde das mal ausfürhlich behandelt

Gruß

Sebby

[Schneider-Huetter]

Aber wenn lediglich der Durchschnitt über das gesamte Stück berechnet wird fehlt doch der Zeitbezug wie negaH schon sagte:

Zitat:

Man könnte jetzt eine FFT über den gesammten Songs durchführen, nur würde das fast nichts bringen. Eine solche FFT würden den kompletten Song so betrachten als würde er zeitlich gesehen mit einem einzigsten Male abgespielt werden.

oder

[Newbie44]

Nein es fehlt nicht der Zeitbezug vollkommen falsch. Wenn ich 1 sekunde oder 3 des stückes habe vergleiche ich die FFT positionen miteinander. es ist ja nur der durchschnitt und nur die auffallensden stellen sind gemerkt wurden ich vergleiche nur die 3 sekunden mit dem durchschnitt der im ganzen stück gegeben ist wenn viele positionen übereinstimmen dann weiss man das das stück das ist.

so wird das wirklich gemacht, deshalb verschätzen sich auch manchmal solche systeme so 100%tig geht das trotzdem noch nicht richtig

[negaH]

Hm, sehe ich nicht so. Wenn man eh schon mit FFT's arbeitet dann ist es ein leichtes mit den zusätzlichen DFT's über die erzeugten FFT Schnitte eine 3D Spektren-Analyse als Fingerabdruck zu benutzen.

Ich weis zwar nicht ob diese Methode in der Musikerkennung benutzt wird, ich weis aber mit Sicherheit das die Forscher der NASA exakt so den Kosmos abhorchen und auf dieses Art und Weise zB. die verschiedenen "Sounds" der unterschiedlichen Galaxien vergleichen.

Entscheidend ist doch das man die zeitliche Abhängigkeit verschiedener Melodien, Stimmen und Instrumente der Sounds "normalisieren" muß, sprich vergleichbar machen muß. Das würde bei der 3D FFT nur durch die letzten DFT's über die erzeugten zeitlichen Frequenzschnitte erfolgen. Es wäre dann eben "fast" egal ob man über den gleichen Sound nur teilweise oder vollständig den Fingerabdruck erzeugt hat.

Wählt man aber willkürlich einen 3 Sekunden Abschnitt eines Sounds als Fingerabdruck aus und vergleicht diesen mit den Durchschnittswerten der gesampelten Sounds so meine ich das das ja zwangsläufig zu Fehlerkennungen führen muß. Meiner Meinung nach vergleicht man dann nämlich zwei unterschiedliche Dinge miteinander. (Hagen eher skeptisch ist)

Gruß Hagen

[trifid]

In Kapitel 9 (Chapter 9: Wavelets PDF) von
http://www.atmos.washington.edu/~den...Notes_ftp.html
wird mit Hilfe von Wavelets ein Beispiel gezeigt´...

[moebak]

Hallo,
hab mich recht spät zugeschaltet, aber hoffe noch nicht zu spät. Zufälligerweise beschäftige ich mich gerade mit diesem Thema in meinem Praktikum beim Fraunhofer IPSI. Um es kurz zu machen, nimm dich folgener URL an:
http://ismir2002.ismir.net/proceedings/02-FP04-2.pdf
Vor allem der Auschnitt zur Merkmalsextraktion wird dir alle deine Fragen beantworten.
schönen Gruß
moebak