Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis   

Inhaltsverzeichnis   I

Abk  ürzungsverzeichnis  II

Abbildungsverzeichnis   III

1  Einleitung  1

1.1  Problemstellung und Zielsetzung  1

1.2  Aufbau der Arbeit  2

2  Grundlagen  2

2.1  Query by humming- ein Music Information Retrieval System  2

2.2  Architektur eines QbH Systems  4

2.3  Zukünftige Einsatzmöglichkeiten von Query by Humming Systemen  7

3  Query by Humming in der Praxis Musicline.de  8

3.1  Hintergrund  9

3.2  Zu beachtende Fehlerquellen bei der Konstruktion eines QbH Systems  9

3.3  Architektur und Funktionsweise  10

3.4  GUI Graphical User Interface auf Musicline.de  13

3.5  Evaluation des QbH-Systems auf Musicline.de  14

3.5.1  Ziel der Umfrage  14

3.5.2  Zugrunde liegende Kriterien  15

3.5.3  Ergebnisse der Umfrage  15

3.5.4  Verbesserungspotentiale  17

4  Fazit  18

Literaturverzeichnis   IV

Anhangverzeichnis V   

I

Abkürzungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

*8,««««««««««« Graphical User Interface MIR««««««««««« Music Information Retrieval 4E+««««««««««« Query by Humming

II

Abbildungsverzeichnis   

Abbildungsverzeichnis   

Abbildung  1: MIR Systeme in Abhängigkeit der Aufgaben eines Abfragesystems  

Abbildung  2: Grundarchitektur eines QbH-Systems  

Abbildung  3: Parson Code als Darstellungsform einer Melody Contour  

Abbildung  4: Melodic Contour intervals defined for 5 step representation  

Abbildung  5: Übersicht eines Melodie Erkennungs- Systems mit einem voice-only user interface  

Abbildung  6: QbH Funktionsschema und dahinterliegende Architektur  

Abbildung  7: Beispiel zur Abbildung der Tonhöhe einer eingespielten Sequenz  

Abbildung  8: Beispiel einer Onset Offset Darstellung im Zeitverlauf  

Abbildung  9:Beispiel zur Quantisierung  

Abbildung  10: Beispiel einer Ähnlichkeitsanalyse durch Messung der String Distanz  

Abbildung  11: GUI auf Musicline.de  

Abbildung  12: GUI auf Musicline.de  

Abbildung  13: Ergebnisliste der Anfrage durch Summen  

III

Einleitung

1 Einleitung

1.1 Problemstellung und Zielsetzung

ÄDigitale Musik liegt im Trend: Heute sind es bereits rund 22% der deutschsprachigen. Internet-Nutzer, die häufig Musik per Datei hören «. Die meisten Musikdatei-Nutzer gelangen nach eigenen Angaben auf legalem Wege an ihre digitalen Musikstücke, vor allem durch eigene Musik-CDs und CDs von Freunden, aber auch durch den Online-Kauf kostenpflichtiger Musikstücke³http://www.fittkaumaass.com/download/W3B19_Musik.pdf). Doch wie findet man die richtige Musikdatei oder CD?

Man unterscheidet hierzu zwischen drei verschiedenen Anfragesystemen. Folgende Darstellung lehnt sich dabei an Batke (2006, S37 ff.) an.

Sollte der Nutzer musikalisch versiert sein, so ist es möglich eine Suchanfrage mittels Noteneingabe durchzuführen. Da dieses Verfahren jedoch nicht für den Laien geeignet ist, müssen weitere Ansätze der Musiksuche herangezogen werden.

Eine weitere Möglichkeit bietet hierbei die text basierende Suche. Durch Angaben zum Interpreten, Titel, Text oder Genre ist es möglich ein Musikstück zu beschreiben und befriedigende Suchergebnisse zu erzielen.

Jedoch wie verhält es sich, wenn der Nutzer nicht in der Lage ist Angaben zum Interpreten, Titel, Text oder Genre zu machen? Was ist wenn alles an was sich der Suchende erinnert ein kleiner Teil der Melodie des gesuchten Liedes ist?

Volltextsuchen in Suchmaschinen wie Google und Yahoo bieten im Zeitalter multimedialer Daten oft nur unzureichende Möglichkeiten, da diese vornehmlich für die inhaltsbasierte Suche in Textdokumenten entworfen wurden (Schmitt I. 2006,S.2). So ist es hier nicht möglich nach bloßen Melodiesequenzen zu suchen. Ebenso reagieren Radiostationen und Fachangestellte in Musikgeschäften häufig ratlos auf Kunden welche Ihnen lediglich einen für Sie subjektiv prägnanten Teil der Melodie summen können (Niesing, 2003). Die einfachste Lösung wäre somit die Möglichkeit einer akustischen Anfrage, d.h. einer Musikdatenbank, deren Suchfunktion auf der Eingabe der Melodie beruht. Seit den 90er Jahren, angefangen mit Ghias et al. (1995) beschäftigen sich zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten mit der optimalen Ausgestaltung solcher Query by Humming Systeme. Aufgabe dieser Seminararbeit soll es sein, die Architektur und Funktionsweise eines Query by Humming Systems (QbH-System) herauszustellen wie sie in der Mehrheit der verwendeten Quellen Anwendung finden. Zudem soll auf die zukünftigen Anwendungsmöglichkeiten näher eingegangen werden. Als problematisch erweist sich hierbei, dass jedem QbH-System andere Algorithmen zu Grunde liegen.. Somit ist eine allgemeingültige Formulierung der zu-

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Einleitung

grunde liegenden statistischen Verfahren schwierig und soll deshalb in der vorliegenden Arbeit vernachlässigt werden.

Ziel ist es somit ein grundlegendes Verständnis für die Sinnhaftigkeit von akustischen Anfragen und somit Query by Humming Systemen zu schaffen.

1.2 Aufbau der Arbeit

Kapitel 2 der vorliegenden Arbeit wird sich mit den Grundlagen zu QbH Systemen beschäftigen. Hierzu zählen die Einordnung dieser Systeme in den Gesamtkontext der Music Information Retrieval (MIR) Systeme, Grundarchitektur eines QbH Systems und zukünftige Anwendungsmöglichkeiten. Im Anschluss daran werden in Kapitel 3 die in Kapitel 2 erlangten theoretischen Kenntnisse praktisch verdeutlicht anhand des QbH-Systems auf www.musicline.de. Dieser Abschnitt ist in vier Unterbereiche eingeteilt: Hintergrund, Fehlerquellen, Funktionsweise und Evaluation. Abschließend werden in einem Fazit die Haupterkenntnisse dieser Seminararbeit zusammengefasst.

2 Grundlagen

In den folgenden Abschnitten wird nun auf einige theoretische Grundlagen eingegangen. Zunächst wird Query by Humming als ein System des Music Information Retrieval näher erläutert. Im Anschluss wird die Grundarchitektur eines QbH-Systems näher betrachtet. Hierauf aufbauend soll ein kurzer Überblick über die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten gegeben werden.

2.1 Query by humming- ein Music Information Retrieval System Query by humming (QbH) bedeutet Anfragen durch Summen.

ÄEin QbH-System ist ein Erkennungssystem für Melodien bei dem die Anfrage nach Musiktiteln durch das Vorsingen oder Summen erfolgt. Der Anfragende summt, pfeift oder singt die gesuchte Melodie ins Mikrofon und das QbH-System ermittelt durch Abgleich mit gespeicherten Melodien das gesuchte Musikstück (www.it-wissen.de, o.J.)

Sinnvoll ist dies vor allem dann, wenn weder Interpret noch Titel eines gesucht Musikstücks bekannt sind. Systematisch ist dieses der wissenschaftlichen Teildisziplin des Musik Information Retrieval zuzuordnen (Batke et al.: 2004, S.2).

Als Musik Information Retrieval kurz MIR bezeichnet man dabei das interdisziplinäres Forschungsgebiet zwischen Computer- und Musikwissenschaft welches dank dem Wachstum des Internet und dem Etablieren zahlreicher digitaler Formate wie bspw. MP3 oder M4U mehr und mehr Aufmerksamkeit erlangt. Ziel ist es dabei Methoden für einen schnellen und effizienten Zugriff auf die ansteigende Zahl an Musikstücken auf dem Markt zu entwickeln (www.dfki.uni-kl.de).

2

Grundlagen

Wie bereits in der Einleitung dargestellt gibt es mehrere Möglichkeiten der Melodiensuche. Im Gegensatz zu herkömmlichen Volltextsuchen arbeiten viele MIR Systeme content-based d.h es handelt sich nicht um eine reine Abfrage von Metadaten wie z.B. Titel oder Interpret sondern auch inhaltliche Musikdaten wie z.B. Noten, Melodie oder Klangfarbe (Futrelle, Downie, 2003, S.122). Auch QbH-Systeme arbeiten somit content-based d.h. inhaltsbezogen. Folgende Übersicht stellt die unterschiedlichen Aufgabengebiete eines MIR Systems heraus und lässt klar erkennen, dass das primäre Ziel eines QbH Systems in der Identifikation von Musikstücken liegt, auch ohne dass der Anwender, zumeist ein privater Konsument- nähere Aussagen zu Titel, Interpret, Notenabfolge oder Textzeile treffen kann (Typke et al.p 2005).

Abbildung 1: MIR Systeme in Abhängigkeit der Aufgaben eines Abfragesystems

(Quelle: Typke et al. 2005, S.6)

Zudem ist deutlich zu erkennen, dass QbH-Systeme darauf ausgelegt sind, primär durch Pri-vatkunden genutzt zu werden. Eine genaue Auflistung möglicher Einsatzgebiete erfolgt am Ende des Kapitels 2.

Im Folgenden soll nun die Architektur eines QbH-Systems dargestellt werden um in einem nächsten Schritt auf die einzelnen Komponenten näher einzugehen.

2.2 Architektur eines QbH Systems

Der detaillierte Aufbau eines QbH Systems hängt stark mit denen zur Transkription und Ähnlichkeitsanalyse verwendeten Algorithmen zusammen. Die Grundlegende Struktur eines QbH Systems jedoch lässt sich zumeist durch in folgender Graphik gezeigten Aufbau beschreiben.

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