موسیقی یک زبان جهانی است که مردم را در بین فرهنگ ها و نسل ها به هم متصل می کند. با کتابخانه‌ای رو به رشد از آهنگ‌ها، سازمان‌دهی موسیقی بر اساس ژانر برای علاقه‌مندان به موسیقی، محققان و پلتفرم‌های پخش ضروری شده است. طبقه‌بندی موسیقی بر اساس ژانر امکان پیمایش آسان‌تر، توصیه‌های شخصی‌سازی شده و استراتژی‌های بازاریابی هدفمندتر را فراهم می‌کند. در این راهنما، ما مراحل و روش های مربوط به طبقه بندی موسیقی بر اساس ژانر را همراه با تکنیک های بهینه سازی و رویکردهای جدید برای بهبود دقت بررسی خواهیم کرد.

مرحله 1: جمع آوری داده ها

برای طبقه بندی موسیقی بر اساس ژانر، مجموعه داده های متنوع و معرف بسیار مهم است. اولین قدم این است که مجموعه بزرگی از فایل های صوتی را در ژانرهای مختلف جمع آوری کنید. این مجموعه داده باید شامل آهنگ‌هایی از دوره‌ها، مناطق و زیرژانرهای مختلف باشد تا از پوشش جامع اطمینان حاصل شود.

مرحله 2: استخراج ویژگی

پس از جمع آوری مجموعه داده، گام بعدی استخراج ویژگی های مرتبط از فایل های صوتی است. ویژگی‌ها می‌توانند شامل تمپو، گام، صدا، الگوهای ریتم و ویژگی‌های طیفی باشند. این ویژگی ها نمایش عددی موسیقی را ارائه می دهند که می‌تواند برای طبقه بندی استفاده شود.

مرحله 3: پیش پردازش

پیش پردازش شامل تمیز کردن و عادی سازی داده ها قبل از وارد کردن آنها به الگوریتم طبقه بندی است. این مرحله ممکن است شامل حذف نویز پس‌زمینه، عادی‌سازی سطوح صدا یا تبدیل فایل‌های صوتی به فرمت ثابت باشد.

مرحله 4: انتخاب ویژگی

ممکن است همه ویژگی‌های استخراج‌شده به یک اندازه برای طبقه‌بندی ژانر آموزنده نباشند. تکنیک‌های انتخاب ویژگی به شناسایی مرتبط‌ترین ویژگی‌هایی کمک می‌کنند که به طور قابل‌توجهی به تبعیض ژانر کمک می‌کنند و در عین حال پیچیدگی محاسباتی را کاهش می‌دهند.

مرحله 5: انتخاب مدل

انتخاب یک مدل طبقه بندی مناسب برای طبقه بندی دقیق ژانر بسیار مهم است. الگوریتم‌های معروف یادگیری ماشینی که برای این کار استفاده می‌شوند شامل درخت‌های تصمیم، ماشین‌های بردار پشتیبان (SVM)، جنگل‌های تصادفی و مدل‌های یادگیری عمیق مانند شبکه‌های عصبی کانولوشنال (CNN) می‌شوند.

مرحله 6: آموزش و ارزیابی

در این مرحله، مدل انتخاب شده با بهره‌گیری از داده های برچسب گذاری شده از مجموعه داده آموزش داده می شود. مجموعه داده به مجموعه های آموزشی و آزمایشی تقسیم می شود که اولی برای آموزش مدل و دومی برای ارزیابی عملکرد آن استفاده می شود. معیارهای ارزیابی مانند دقت، دقت، یادآوری و امتیاز F1 برای ارزیابی عملکرد مدل استفاده می‌شوند.

مرحله 7: تنظیم دقیق و بهینه سازی

پس از ارزیابی مدل اولیه، از تکنیک های تنظیم دقیق و بهینه سازی برای بهبود دقت طبقه بندی استفاده می شود. این ممکن است شامل تنظیم فراپارامترها، کاوش در روش‌های مجموعه، یا ترکیب دانش خاص دامنه در مدل باشد.

مرحله 8: استقرار و بهبود مستمر

هنگامی که مدل به عملکرد رضایت بخشی دست یافت، می توان آن را برای کارهای طبقه بندی ژانر به کار برد. با این حال، مدل های طبقه بندی باید به طور مداوم نظارت و به روز شوند، زیرا ژانرهای موسیقی جدید ظهور می کنند یا ژانرهای موجود تکامل می یابند.

تکنیک‌های بهینه‌سازی: برای بهینه‌سازی بیشتر مدل‌های طبقه‌بندی ژانر موسیقی، می‌توان از چندین تکنیک استفاده کرد:

1. روش‌های مجموعه: روش‌های گروهی چندین طبقه‌بندی کننده را برای بهبود دقت کلی ترکیب می‌کنند. تکنیک‌هایی مانند بسته‌بندی (مانند جنگل‌های تصادفی) و تقویت (مانند AdaBoost) معمولاً در کارهای طبقه‌بندی ژانر استفاده می‌شوند.
2. مهندسی ویژگی: مهندسی ویژگی شامل ایجاد ویژگی های جدید است که اطلاعات متمایز تری را به دست می آورد. این می‌تواند شامل معیارهای آماری، نمایش فرکانس زمانی، یا ویژگی های خاص دامنه باشد.
3. آموزش انتقال: یادگیری انتقال از مدل های از پیش آموزش دیده روی مجموعه داده های موسیقی بزرگ یا وظایف صوتی مرتبط برای تقویت عملکرد در طبقه بندی ژانر استفاده می کند. با انتقال دانش از یک کار به کار دیگر، یادگیری انتقال نیاز به آموزش گسترده در مجموعه داده‌های محدود ژانر خاص را کاهش می‌دهد.
4. افزایش داده‌ها: تکنیک‌های تقویت داده‌ها به‌طور مصنوعی مجموعه داده آموزشی را با اعمال تغییراتی مانند جابجایی زمین، کشش زمانی یا اضافه کردن نویز پس‌زمینه گسترش می‌دهند. این به بهبود تعمیم و استحکام مدل کمک می کند.
5. غنی کردن فراداده: ترکیب ابرداده های اضافی مانند اطلاعات هنرمند، جزئیات آلبوم یا اشعار می‌تواند دقت طبقه بندی ژانر را افزایش دهد. این اطلاعات تکمیلی نشانه های متنی را ارائه می دهد که به برچسب گذاری دقیق ژانر کمک می کند.

روش ها و رویکردهای جدید: حوزه طبقه بندی ژانر موسیقی به طور مداوم در حال پیشرفت است و محققان در حال بررسی موارد جدید هستند.روش ها و رویکردهایی برای بهبود دقت و کارایی. برخی از پیشرفت های اخیر عبارتند از:

1. معماری های یادگیری عمیق: مدل های یادگیری عمیق، به ویژه شبکه های عصبی کانولوشن (CNN)، نتایج امیدوارکننده ای را در طبقه بندی ژانر موسیقی نشان داده اند. CNN ها میتوانند به طور خودکار نمایش های سلسله مراتبی را از شکل موج های صوتی خام بیاموزند و ویژگی های سطح پایین و سطح بالا را ثبت کنند.
2. مکانیسم‌های توجه: مکانیسم‌های توجه به مدل‌ها اجازه می‌دهند هنگام پیش‌بینی ژانر، بر بخش‌های مرتبط سیگنال صوتی تمرکز کنند. با توجه به مناطق با فرکانس زمانی خاص، مدل‌های مبتنی بر توجه می‌توانند الگوهای خاص ژانر را بهتر به تصویر بکشند.
3. شبکه‌های عصبی نمودار: شبکه‌های عصبی نمودار (GNN) برای کارهای مرتبط با موسیقی، از جمله طبقه‌بندی ژانر، مورد توجه قرار گرفته‌اند. GNN ها میتوانند با مدل سازی ساختار گراف زیربنایی، روابط بین آهنگ ها یا هنرمندان را ثبت کنند که منجر به بهبود دقت پیش بینی ژانر می شود.

این روش‌ها و رویکردهای جدید به طور مداوم در حال تکامل هستند، زیرا محققان راه‌های نوآورانه‌ای برای ارتقای طبقه‌بندی ژانر موسیقی را بررسی می‌کنند.

منابع : 

1. ISMIR (انجمن بین المللی برای بازیابی اطلاعات موسیقی): ISMIR یک سازمان پیشرو است که بر تحقیقات بازیابی اطلاعات موسیقی تمرکز دارد. مجموعه مقالات و انتشارات کنفرانس سالانه آنها دارای تحقیقات پیشرفته در طبقه بندی ژانر موسیقی و موضوعات مرتبط است.
2. IEEE Transactions on Audio, Speech, and Language Processing: این مجله با داوری، طیف گسترده ای از موضوعات مرتبط با پردازش صدا و گفتار، از جمله طبقه بندی ژانر موسیقی را پوشش می دهد. مقالات تحقیقاتی با کیفیت بالا را منتشر می کند که به پیشرفت این رشته کمک می کند.
3. ژورنال تحقیقات موسیقی جدید: این مجله بین رشته ای جنبه های مختلف تحقیقات موسیقی جدید، از جمله طبقه بندی و تجزیه و تحلیل موسیقی را بررسی می کند. این شامل مقالاتی از متخصصان در این زمینه است که بینش های ارزشمندی را در مورد آخرین پیشرفت ها در طبقه بندی ژانر موسیقی ارائه می دهد.