Analyse de structures répétitives dans les séquences musicales

Repetitive structure analysis in music sequences

• Auteur / Autrice : Benjamin Martin
• Direction : Myriam Desainte-Catherine, Pascal Ferraro
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 12/12/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et informatique (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire bordelais de recherche en informatique
• Jury : Président / Présidente : Cédric Chauve
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Julien Aucouturier, Pierre Hanna, Matthias Robine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Bimbot, Thierry Lecroq

Mots clés

Mots clés contrôlés

Algorithmes

Statistique mathématique

Répétitions (musique)

Formes musicales

Mots clés libres

Recherche d'Informations Musicales

Structure musicale

Répétitions musicales

Algorithmique du texte

Music Information Retrieval

Music structure

Musical repetitions

String matching

Résumé

Cette thèse rend compte de travaux portant sur l’inférence de structures répétitives à partir du signal audio à l’aide d’algorithmes du texte. Son objectif principal est de proposer et d’évaluer des algorithmes d’inférence à partir d’une étude formelle des notions de similarité et de répétition musicale.Nous présentons d’abord une méthode permettant d’obtenir une représentation séquentielle à partir du signal audio. Nous introduisons des outils d’alignement permettant d’estimer la similarité entre de telles séquences musicales, et évaluons l’application de ces outils pour l’identification automatique de reprises. Nous adaptons alors une technique d’indexation de séquences biologiques permettant une estimation efficace de la similarité musicale au sein de bases de données conséquentes.Nous introduisons ensuite plusieurs répétitions musicales caractéristiques et employons les outils d’alignement pour identifier ces répétitions. Une première structure, la répétition d’un segment choisi, est analysée et évaluée dans le cadre dela reconstruction de données manquantes. Une deuxième structure, la répétition majeure, est définie, analysée et évaluée par rapport à un ensemble d’annotations d’experts, puis en tant qu’alternative d’indexation pour l’identification de reprises.Nous présentons enfin la problématique d’inférence de structures répétitives telle qu’elle est traitée dans la littérature, et proposons notre propre formalisation du problème. Nous exposons alors notre modélisation et proposons un algorithme permettant d’identifier une hiérarchie de répétitions. Nous montrons la pertinence de notre méthode à travers plusieurs exemples et en l’évaluant par rapport à l’état de l’art.

The work presented in this thesis deals with repetitive structure inference from audio signal using string matching techniques. It aims at proposing and evaluating inference algorithms from a formal study of notions of similarity and repetition in music.We first present a method for representing audio signals by symbolic strings. We introduce alignment tools enabling similarity estimation between such musical strings, and evaluate the application of these tools for automatic cover song identification. We further adapt a bioinformatics indexing technique to allow efficient assessments of music similarity in large-scale datasets. We then introduce several specific repetitive structures and use alignment tools to analyse these repetitions. A first structure, namely the repetition of a chosen segment, is retrieved and evaluated in the context of automatic assignment of missingaudio data. A second structure, namely the major repetition, is defined, retrieved and evaluated regarding expert annotations, and as an alternative indexing method for cover song identification.We finally present the problem of repetitive structure inference as addressed in literature, and propose our own problem statement. We further describe our model and propose an algorithm enabling the identification of a hierarchical music structure. We emphasize the relevance of our method through several examples and by comparing it to the state of the art.