[发明专利]一种基于判决隐马尔可夫模型的钢琴指法自动标注方法

摘要

本发明涉及一种基于判决隐马尔可夫模型的钢琴指法自动标注方法，包括以下步骤：建立标注好指法的数字钢琴乐谱代表集；从乐谱中提取音符的音高序列和对应的指法序列；将指法标注过程映射为一个隐藏的马尔可夫链随机生成不可观测的指法状态随机序列，再由各个指法状态生成一个观测音符而产生音符随机序列的过程，建立隐马尔可夫模型；利用极大似然估计法估计判决隐马尔可夫模型的指法转移概率和音符观测概率；对于输入的待标注音符序列，利用训练好的转移概率和观测概率参数，结合判决函数，使用维特比算法，回溯得到最优指法路径。

主权项

1.一种基于判决隐马尔可夫模型的钢琴指法自动标注算法，包括以下步骤：1)建立标注好指法的xml格式数字钢琴乐谱代表集；2)从乐谱中提取音符的音高序列和对应的指法序列；3)将指法标注过程映射为一个隐藏的马尔可夫链随机生成不可观测的指法状态随机序列，再由各个指法状态生成一个观测音符而产生音符随机序列的过程，建立隐马尔可夫模型。4)利用正确指法类型和指法的音程约束两个先验知识为隐马尔可夫模型加入ψ₁和ψ₂判决函数，得到判决隐马尔可夫模型，当使用ψ₂标注时若出现找不到可选路径的极端情况，则替换为ψ'₂，放松音程约束，增多待选路径；判决函数用以结合相邻音符信息约束指法路径的搜索空间，判决函数如下：其中o_t,o_t‑1∈{o₁,o₂,...,o_N}，N表示音符种类的数目，表示音符序列中t和t‑1时刻的音符号；s_t,s_t‑1∈{s₁,s₂,...,s_M}，M表示指法种类的数目，表示指法序列中t和t‑1时刻的指法号，指法号小于5为单音指法，大于5为和弦指法；Sgn表示符号函数；MaxComf(s_t,s_t‑1)为表2中s_t‑s_t‑1行，MaxComf列的对应值，表示两种单音指法在舒适状态下可跨的最大音程差；MaxPrac(s_t,s_t‑1)为表2中s_t‑s_t‑1行，MaxPrac列的对应值，表示两种单音指法在可实现状态下的最大音程差；left或right用于区分o_t,o_t‑1,s_t,s_t‑1为左手或右手演奏的音符和指法序列；5)利用极大似然估计法估计判决隐马尔可夫模型的指法转移概率和音符观测概率；6)对于输入的待标注音符序列，利用训练好的转移概率和观测概率参数，结合判决函数ψ₁和ψ₂，使用维特比算法，递推地计算在时刻t指法状态为i的各条部分路径的最大概率，直至得到终点时刻状态为i的各条路径的最大概率，选择终点时刻的最大概率状态为最终的指法状态，以此回溯得到最优指法路径。