李國瑛 盤婉婉 楊輝 李哲倫

本研究主要利用實驗來探討各種現(xiàn)今音樂檢索系統(tǒng)于網(wǎng)絡文創(chuàng)平臺中的查詢功能和系統(tǒng)架構(gòu)，進行比較分析， 受試者僅能記得音樂曲目的部分片段，甚或僅能哼唱其中不甚正確的部分片段，在網(wǎng)絡文創(chuàng)多媒體數(shù)據(jù)庫平臺中進行測試，藉此來觀察音樂檢索系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，及未來音樂檢索系統(tǒng)潛在的應用發(fā)展與趨勢。

音樂檢索系統(tǒng)稱為 MIR（Musical Information Retrieval），其主要功能在于擷取部分音樂內(nèi)容信息，將其建構(gòu)數(shù)據(jù)庫，幫助用戶能夠從廣泛龐大的音樂資料中，藉由輸入符合或匹配音樂數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵信息，來搜尋辨識出自己需要的音樂信息。這項技術(shù)，現(xiàn)已被廣泛應用在多種網(wǎng)絡文創(chuàng)平臺上，讓消費者或數(shù)據(jù)庫用戶，在搜尋目標的過程中更加便捷，增進平臺的使用流量和能見度?，F(xiàn)有的音樂信息檢索系統(tǒng)從音樂截取內(nèi)容到匹配計算法都不同，這是因為各種系統(tǒng)提取的音樂屬性關(guān)鍵特征具有差異性，從擷取文字、符號、音訊、視頻、樂譜及頻譜聲學分析圖來比對匹配，到自動辨識哼唱內(nèi)容等各種方式作為搜索關(guān)鍵詞，產(chǎn)生了幾種不同類別的檢索系統(tǒng)。

1 文獻探討

1.1 音樂檢索系統(tǒng)的源起與發(fā)展

從音樂檢索的發(fā)展歷史調(diào)查及信號處理發(fā)展進程研究顯示，最早的計算機音樂信息檢索系統(tǒng)源自布林邏輯檢索技術(shù)，由此之后，陸續(xù)衍伸出許多基于文字語匯發(fā)展的系統(tǒng)。1988年起，國際組織動態(tài)影像專家小組正式成立，致力于多媒體編碼技術(shù)，先后開發(fā)了與影片、音訊的壓縮編碼技術(shù)相關(guān)的一系列稽核程序。也于同期，國際標準化組織（IOS）制定了多媒體內(nèi)容描述接口及多媒體內(nèi)容索引。1990年，第一個實作音樂序列比對的自動化架構(gòu)首度亮相，1995 年英國南安普敦大學提出一種哼唱查詢系統(tǒng) QBH （Query By Humming），用戶可以單憑記憶旋律，錄制一段哼唱旋律聲音作為查詢片段，再經(jīng)由計算機程序透過相關(guān)演算法獲得輸入聲音的音調(diào)輪廓分布圖，將音樂的旋律轉(zhuǎn)換為英文字母 U、D、R 組成的符號串，再從數(shù)據(jù)庫中以信息匹配相似度的方式進行檢索，最后按照匹配相似度的高低返回結(jié)果列表。由于這項研究在初期只限于辨識音樂曲調(diào)的音高，逐漸地，系統(tǒng)研發(fā)者開始用更多音頻的其他屬性特征，加入到匹配數(shù)據(jù)庫中進行檢索。至 2000年初，音樂數(shù)字界面（MIDI）的盛行促使音樂文創(chuàng)產(chǎn)業(yè)數(shù)位化，音樂信息檢索因此也開始發(fā)展由樂譜上的記號圖像，以及 MIDI 錄制音頻樣本為搜尋關(guān)鍵的檢索系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能夠從網(wǎng)絡上自動定位搜尋到 MIDI 檔建立的數(shù)據(jù)庫，進行旋律、節(jié)奏和樂譜符號的比對。

1.2 音樂信息檢索于網(wǎng)絡文創(chuàng)平臺的功效

現(xiàn)有的多模式索引系統(tǒng)建構(gòu)理論，結(jié)合了片段的音頻、視頻、文字、以及與音樂內(nèi)容相關(guān)的圖片等索引辨識功能來進行搜尋，這些設計有助于應用在將來多媒體數(shù)位典藏館音樂教學中。縱觀目前與音樂多模式索引檢索相關(guān)的研究，都是在追求檢索的精準性，然而音樂檢索系統(tǒng)除了幫助用戶搜尋目標，與其相關(guān)的研發(fā)也有助于音樂市場在開發(fā)潛在客戶時，從歷史行為的數(shù)據(jù)來分析用戶喜好。透過這些歷史行為的數(shù)據(jù)，應用分析算法，將各種潛在用戶與其嗜好相關(guān)的音樂作連結(jié)，拓展市場調(diào)研。同時，也可在推算數(shù)據(jù)的過程中使用人工智能方式學習，隨時間推進，進一步精進檢索效能。

2 研究方法

本研究將闡述各種音樂檢索系統(tǒng)于文創(chuàng)平臺上的應用功能，分析各種信息檢索技術(shù)所適用的音樂類別和索引特征，期待能促進未來音樂檢索系統(tǒng)專利技術(shù)的發(fā)展和革新，讓豐富的影音資源數(shù)據(jù)庫更為完整普及。根據(jù)現(xiàn)存的調(diào)查研究顯示，多數(shù)關(guān)于音樂信息檢索的研究文獻側(cè)重于技術(shù)分析及演算法，許多與檢索技術(shù)相關(guān)的設計是從程序軟件開發(fā)者的視角來進行研究，然而，在諸多檢索功能的設計理論上，也有賴于建構(gòu)者將設計思維導向用戶思維，以更簡便的操作接口融合視覺和聽覺的辨識特征，獲取搜索資源。研究方法和結(jié)果討論如下：

2.1 實驗研究法

針對國內(nèi)外目前提供在線服務的四種音樂搜尋網(wǎng)站，涵蓋“中華民族音樂資源數(shù)據(jù)庫”“Themefinder”“網(wǎng)易云”“Musipedia”音樂數(shù)據(jù)庫，通過電子計算機操作，調(diào)查四種檢索系統(tǒng)的搜尋效率情況、數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，紀錄每種系統(tǒng)的平均搜尋分析時間。時間截錄的起始點自人工輸入完成之后，引擎搜索過程至排列出相似度比對順序，瀏覽并點選出準確的作品為止，探討各種網(wǎng)絡音樂資源的使用效果，最后總結(jié)出各種系統(tǒng)的特色，并對于系統(tǒng)現(xiàn)存的瓶頸提出改善建議，提出音樂檢索系統(tǒng)于未來網(wǎng)絡文創(chuàng)平臺的潛在應用領域。

2.2 實驗流程

研究過程將使用中國移動網(wǎng)絡，比較分析網(wǎng)絡音樂文創(chuàng)平臺，設定進行搜尋實驗的網(wǎng)絡平臺包含：

2.2.1 基于文字敘述為內(nèi)容的檢索系統(tǒng)

測試網(wǎng)站：中華民族音樂資源數(shù)據(jù)庫。

樂曲數(shù)目：三百首樂曲。

樂曲內(nèi)容選擇戲曲音樂、曲藝音樂、歌曲音樂、器樂音樂、歌舞音樂五大類作品各六十首。

2.2.2 基于音樂特征為內(nèi)容的檢索系統(tǒng)：（輸入法）

測試網(wǎng)站：Themefinder音樂數(shù)據(jù)庫。

樂曲數(shù)目：三百首樂曲。

樂曲內(nèi)容選擇文藝復興時期、古典時期、及中國民謠作品三種類音樂作品各一百首。

2.2.3 基于音樂特征為內(nèi)容的檢索系統(tǒng)：（哼唱法）

測試網(wǎng)站：網(wǎng)易云音樂數(shù)據(jù)庫。

樂曲數(shù)目：三百首具有中文歌詞的歌曲。

樂曲內(nèi)容選擇20世紀70、80、90年代及現(xiàn)代華語歌曲各一百首。

2.2.4 基于鍵盤輸入法為內(nèi)容的檢索系統(tǒng)

測試網(wǎng)站：Musipedia。

樂曲數(shù)目：三百首樂曲。

樂曲內(nèi)容：世界民謠、世界國歌、古典音樂各一百首。

實驗過程由肇慶學院音樂學院的三位學生聯(lián)合進行，此三位音樂專業(yè)本科生分別主修民樂、聲樂及器樂，各自從上述網(wǎng)絡平臺數(shù)據(jù)庫中搜尋三百首歌單，并在采集歌單時以簡譜注記列出樂曲的開頭旋律，之后以交互進行檢索的方式，重復在平臺上進行檢索過程，達到采集檢索花費時間數(shù)據(jù)的平均值。鑒于大多數(shù)的在線音樂用戶在使用網(wǎng)絡音樂檢索系統(tǒng)時并不具備有音樂信息的完整性，搜尋用戶所花費的檢索時間與用戶本身對音樂信息的掌握程度相關(guān)，故此實驗以三位不同主修的音樂本科學生作為搜尋用戶受試者，每位學生都僅對其中特定類別的音樂較為熟悉，其余種類的音樂搜尋過程僅依賴初步音樂知識來查詢樂曲，借此客觀條件對各類網(wǎng)絡音樂文創(chuàng)平臺進行檢索，以獲取最終檢索花費時間的平均值。實驗過程要求三位學生使用相同的電子計算機規(guī)格，以控制實驗環(huán)境的一致性。每一種網(wǎng)站的設計都有針對特定的音樂愛好者及客群，若輸入不存在于曲庫中的關(guān)鍵索引，則無法進行研究，要避免這個失誤的前提是必須先對曲庫內(nèi)的音樂類別和風格特色深入了解后再進行檢索。此外，有些網(wǎng)站具有復合式信息檢索系統(tǒng)，索引資料庫更多元。在搜尋基礎條件中，難以和其他僅具備單一檢索方式的網(wǎng)站基礎架構(gòu)比較，但可以就單一網(wǎng)站的多種功能進行檢索測試，分析其搜尋精準度及應用功效。

3 研究結(jié)果

根據(jù)上述四種不同平臺網(wǎng)站的屬性，選擇進行檢索搜尋實驗的歌單后可以發(fā)現(xiàn)，中華民族音樂資源數(shù)據(jù)庫是以文字輸入法進行檢索的平臺數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫內(nèi)容包羅萬象，除經(jīng)典民樂，也收錄絲綢之路少數(shù)民族音樂及中華曲藝老唱片，更有絕版京劇等專輯與電視文獻片，舉凡與華夏民族文化相關(guān)的歌曲或戲曲皆收錄在平臺中，其中更不乏多種器樂樂曲，對于受過專業(yè)音樂教育背景的用戶較實用。使用專業(yè)音樂數(shù)據(jù)庫則必須能夠精確輸入各種與搜尋項目有關(guān)的文字敘述，盡可能地輸入詳細的文字敘述信息，包括曲名、作曲者、體裁、風格及編號等信息，若使用者有時在搜索資料時無法記憶完整的文字標簽敘述，則使搜尋產(chǎn)生局限。Themefinder 網(wǎng)絡平臺的數(shù)據(jù)庫設計較為傾斜向古典音樂及民謠作品，除了以輸入概略簡譜旋律的形式，還搭配了其他相關(guān)音樂內(nèi)容描述的多重檢索系統(tǒng)，包括作曲家姓名、曲名、關(guān)鍵字、音階、調(diào)性、音程概念、節(jié)奏拍號、音樂風格時期等選項。目前由于此數(shù)據(jù)庫的搜索容量范圍值，能搜尋16世紀、古典時期部分樂曲，以及包含9個國家在內(nèi)的8382首地方民俗歌謠。然而，輸入音樂特征如旋律音高的檢索要求，對于檢索者具有專業(yè)知識的要求，因此這樣的檢索系統(tǒng)無法滿足多數(shù)未受過專業(yè)音樂訓練的用戶。此平臺網(wǎng)站需要手動輸入的音樂參數(shù)較其他網(wǎng)站更多，檢索系統(tǒng)要求用戶在簡譜音高之間以“/”“＼”“—”來代表旋律輪廓走向，對搜尋者的音樂素養(yǎng)要求高。這個平臺成立于1984年，由斯坦福大學電子計算機研究中心研發(fā)，搜尋網(wǎng)站系統(tǒng)還設有給使用者線上問卷調(diào)查，屬于早期成立的CBMR音樂信息檢索系統(tǒng)。網(wǎng)易云音樂數(shù)據(jù)庫是以收錄流行歌曲為主要音樂文創(chuàng)作品的網(wǎng)絡平臺，現(xiàn)為市占率較大的網(wǎng)絡音樂文創(chuàng)平臺，用戶不以音樂專業(yè)的搜尋者為主，是目前國內(nèi)較大型的流行音樂數(shù)據(jù)庫，具有大型流量客群的特性，收錄的歌曲也持續(xù)更新。網(wǎng)易云手機程序的操作方式，通過聽歌識曲選項，點擊識別音樂便能以哼唱旋律的方式搜尋歌曲。除了搜尋功能，這個平臺數(shù)據(jù)庫也增添了社交分享功能，并允許用戶在初期使用時，先選擇容量規(guī)格較小的數(shù)據(jù)庫來試用，之后依據(jù)用戶習慣和喜好，調(diào)整搜尋使用的數(shù)據(jù)庫規(guī)格。Musipedia 相較于前幾項音樂數(shù)據(jù)庫平臺，多了以虛擬鍵盤點擊音高來查找音樂的選項，主要以MIDI為搜尋引擎，也可作節(jié)奏搜尋和哼唱搜尋，提供各種用戶不同的搜尋管道。

4 音樂檢索系統(tǒng)于網(wǎng)絡文創(chuàng)平臺之未來應用趨勢

音樂信息檢索系統(tǒng)主要功能除了讓用戶能藉由索引搜尋到網(wǎng)絡音樂資料及影音創(chuàng)作外，檢索系統(tǒng)的研發(fā)也有助于音樂市場在開發(fā)潛在客戶時，從歷史行為的數(shù)據(jù)來分析用戶喜好。而透過機械學習算法，這些歷史行為的數(shù)據(jù)，正可使用人工智能方式學習，隨時間推進，進一步精進檢索效能。音樂信息檢索技術(shù)于網(wǎng)絡文創(chuàng)平臺的應用功效研究具有前瞻性，在互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展、影音資源蓬勃生產(chǎn)的時代，由平臺延伸出的多媒體互動教學也勢必將更頻繁應用在各種學科中，借此達到促進我國科技文化產(chǎn)業(yè)的遠景。音樂的語意和形制，在許多層面上并不容易從單一面向被歸納數(shù)字化，未來音樂檢索系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，將傾向于多模式檢索系統(tǒng)，提取的索引特征范圍，甚至有可能延伸至每位音樂表演者的動作分析和演奏、演唱等特征，從更多層面去挖掘各種歸類音樂的可能性，試圖讓更多用戶在搜尋時更加得心應手。另外，社群網(wǎng)站平臺在未來將會對更多用戶及多媒體檢索系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的影響，與社群網(wǎng)站有關(guān)的用戶推薦及標注等功能數(shù)據(jù)，值得未來的學者進一步探討。希望本文的研究項目有助于網(wǎng)絡文創(chuàng)平臺的更新和開發(fā)，期能制造出具有市場導向的創(chuàng)新性研究價值。

基金項目：肇慶學院大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目：音樂信息檢索于文創(chuàng)網(wǎng)絡平臺之應用功效研究（S202110580083）;肇慶學院博士科研啟動基金：斯克里亞賓晚期鋼琴練習曲的革新與影響（611/193029）

作者簡介：李國瑛（1981—），女，中國臺灣人，博士，副教授，就職于肇慶學院音樂學院;盤婉婉，女，廣東云浮人，本科，就讀于肇慶學院音樂學院;楊輝，女，湖南邵陽人，本科，就讀于肇慶學院音樂學院;李哲倫，男，廣東惠州人，本科，就讀于肇慶學院音樂學院。